氢气是驱动海底热泉生物圈的原始能源
海底热泉是50年前发现的一种海底风景。令人惊叹的是，在这个超高压，几乎是地球上最神秘的区域，竟然也是丰富的生物圈。这样一个特殊的生物圈和地球表面上完全不同，地球表面生物的能量来源几乎都来自植物光合作用产生的化合物化学能，但这里没有阳光，生物无法进行光合作用。这里的生物竟然是利用氢气为基础能源，这里的海水中含有非常高浓度的氢气，细菌利用这些氢气产生ATP，并能把二氧化碳固定为有机物如甲烷，这样不仅能给生物体系提供能量，也能提供构建有机体的有机化合物。
海底热泉的研究提示，地球生命早期就是利用氢气完成的早期进化。就是说氢气是地球生命的催化剂。我曾经说水是生命之母，氢气是生命之父。意思就是这样!
现在人们对这种特殊生态环境的代谢细节仍然不十分了解。这也吸引了许多学者对这一特殊现象的研究。最近有一篇这方面的综述，重点对氢气在这一生物圈的地位和相关氢气代谢的转录组和基因组学研究进行了系统介绍，这些研究对于我们深入理解氢气在整个生命体系中的重要地位，理解氢气对生命调节的基础价值，都是十分重要的资料。
海底热泉是研究地球上氢氧化微生物的最大宝库。海底热泉的一个重要特征是含有超高浓度的氢气，氢气的浓度可以达到数毫摩尔(1个大气压氢气溶解度只有1mM)。因为水温高于周围海水，造成这里的海水密度相对较低，浮力作用下这些热海水会慢慢上升，这类似给冷水加热产生对流的现象。随着热海水上升，和周围海底的含氧气的冷水产生混合，沿着水流方向附近周围形成温度和化学成分的横向稳定梯度。这些温度和化学成分驱动不同类型的细菌和古菌定居，这些细菌适应不同的温度、氧气浓度和氢气浓度。在这个系统中，氢气被氧化为氢离子(质子)释放的能量是一种重要的无机能源，能提供非常高的能量(237 kJ/mol H2)，这种能量可以帮助微生物产生大量ATP，并能帮助自养微生物固定二氧化碳。所以，氢气氧化微生物在海底热泉生态系统中具有关键地位，因为这是生态系统利用环境能源的入口。因此对海底热泉利用氢气的氢气氧化菌的分离和研究也成为海底热泉生态系统的重要方向，测定这些细菌消耗氢气的能力，研究氢化酶基因分布也成为重要研究内容。最近这一领域开始利用宏转录组和宏蛋白质组学数据开展氢气代谢规律的研究。本综述对这方面的研究进行系统总结，并对海底热泉新技术进行探讨。
