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氢气生物学研究需大胆创新

大量研究证据表明,氢气是生命世界的保守分子,对多种生物体具有有益效应。低等植物如衣藻能产生大量氢气,这一能力有可能帮助人类接近能源危机而引起人们广泛关注。高等植物也含有氢化酶,具有催化氢气产生和利用的双重作用。与其他活性分子如活性氧、一氧化氮和硫化氢有类似特点,氢气在组织细胞水平上具有空间和时间特异性。氢气和酶和代谢的相互作用将是研究氢气效应分子基础的重要方向。
 

空间和时间含量测定是所有信号分子都需要解决的研究内容,也许能采用新的对氢气分子特异性相应的荧光探针开展这方面研究。氢化酶可以被一氧化氮抑制,虽然根据分子结构预测氢化酶分子存在可能的硝基化调节位点,但这种作用需要进行实验验证。氢化酶也能被硫化氢抑制,但是也同样需要验证。将来的实验应该聚焦于一氧化氮和活性氧对植物细胞合成氢气的影响。植物产生氢气也可能受到环境因素的影响,例如干旱和土壤菌群等。应对这些挑战也是满足日益增加的地球人口增加导致的粮食危机的需要。
 

氢气的突出优点是无毒性,不仅对生物无毒,对环境也没有危害,这完全不同于目前其他用于增产的化肥农药。化肥农药对环境带来的长期影响必然对生态环境和人类健康带来难以估量的危害。

氢气生物学研究需大胆创新

图2是氢气效应的概述,如提高产量和环境优化等。
 

如何使用氢气涉及到商业化运作,如何安全使用氢气也需要重点考虑。氢水可能是最方便经济的实用方法,氢水可用于土壤灌溉和叶面喷施。当然氢气在水培植物和水产方面有更大的优势。
 

植物细胞的传统意义上的氢气受体似乎没有可能,氢气信号作用更可能是通过中和羟基自由基,保护和相对强化了其他活性氧或活性氮信号效应。减少毒性自由基导致的强氧化危害,保护了信号活性氧的信号效应。
 

氢思语认为,原作者这样的认识没有突破2007年到今天学术界的基本认识。这说明我们研究氢气医学缺乏创新思维,特别是大创新。其实氢气既然能被生物体系利用和制造,氢气和生物分子发生相互作用并没有必要怀疑,如果认为氢气没有复杂结构,那么氧气也同样没有复杂结构,且和氢气存在非常类似的化学特征,但氧气的信号感受不仅存在,而且多种多样。我强烈认为,任何参与生化反应的物质都是必然的信号调节分子,氢气既然是生物化学分子,那么就是信号调节分子,只是我们不知道调节模式。我相信氢气不仅效应神奇,其作用方式也可能非常神奇,但无论多么神奇,只要我们了解了细节,就成为理所当然的了。年轻的科学家们,不要被困难吓倒,关于氢气效应机制的学术明珠,就在你的面前。勇敢摘取!
 

当然氢气对血红素加氧酶的作用提示,氢气可能对多种蛋白酶活性具有调节作用,这也是值得深入研究的方向。许多蛋白活性都可以被氧化还原信号调节,这些蛋白应该是重点研究的目标。当然基因表达调控是比较容易大量获取的信息,也是研究氢气效应的指路信号。这方面应该结合生物学效应开展,例如根生长和叶子应激反应调节相关基因。
 

和活性氧一氧化氮等氧化应激因子毒性强不同,氢气是一种安全性极高的分子,这不仅意味着氢气的生物安全性,也对于理解生物学特点具有颠覆性影响,让学者们知道毒性并不是生物学效应的前体和基础,这也是氢气生物学效应研究的启发价值。针对氢气生物学效应开展研究,不仅具有理论价值,也具有实际应用价值,这是学术研究中非常少见的研究对象。
 

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