單質(zhì)碳作能源，微生物能輕松“解鎖”嗎？

在微生物世界里，能源的獲取與利用猶如一場(chǎng)精妙絕倫的生命魔法。我們熟知微生物能夠利用各種有機(jī)物、無(wú)機(jī)物來(lái)維持生命活動(dòng)，但當(dāng)我們將目光聚焦于單質(zhì)碳——這種看似純粹簡(jiǎn)單的碳形態(tài)時(shí)，不禁心生疑問(wèn)：理論上，微生物直接利用單質(zhì)碳作能源，究竟是一場(chǎng)輕松可行的能量盛宴，還是充滿艱難險(xiǎn)阻的未知挑戰(zhàn)呢？

01，直接利用單質(zhì)碳作能源可行嗎？

由于畢業(yè)多年，我的化學(xué)全部還給了老師了，其實(shí)當(dāng)年四大化學(xué)也差點(diǎn)掛科。

我認(rèn)為，直接利用碳的難度很大，我認(rèn)為最主要原因是碳太穩(wěn)定了！碳成為目前生物的基本骨架，一個(gè)重要原因就是碳本身極其穩(wěn)定。

我們從百度百科了解下，要想讓碳和其他元素結(jié)合，需要的條件：

結(jié)合氧 　　
C+O2==點(diǎn)燃==CO2（化合反應(yīng)） 　　
2C+O2==點(diǎn)燃==2CO（化合反應(yīng)）
作為還原劑：
　　碳還原氧化銅：
　　C+2CuO==高溫==2Cu+CO2↑（置換反應(yīng)）
　　碳還原氧化鐵：
　　3C+2Fe2O3==高溫==4Fe+3CO2↑(置換反應(yīng))
　　 碳還原二氧化碳：
　　C+CO2==高溫==2CO（化合反應(yīng)）
與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)：
C+2H2SO4(濃）==加熱==CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3（濃）==加熱==CO2↑4NO2↑+2H2O

從上述內(nèi)容我們可以清晰的發(fā)現(xiàn)，碳的反應(yīng)，其實(shí)相當(dāng)難，要不是點(diǎn)燃，要不是高溫。即使面對(duì)強(qiáng)氧化性酸，仍然需要加熱，要知道在這種酸情況下，很多生物直接會(huì)被碳化。

碳在“常溫”下具有穩(wěn)定性，不易反應(yīng)，故古代名畫(huà)現(xiàn)代能保存，書(shū)寫(xiě)檔案要用碳素墨水。

02，碳為什么這么穩(wěn)定？

至于碳為什么這么穩(wěn)定，我想這可能涉及到化學(xué)問(wèn)題，估計(jì)是軌道問(wèn)題。這個(gè)我忘了，所以我就不說(shuō)了，歡迎化學(xué)高手指點(diǎn)。

所以，我認(rèn)為，在上述極端條件下，生物能否有這么多的能量把碳激活，或者能否承受這么劇烈的條件，對(duì)此我表示懷疑。

自然界中，生物利用碳的過(guò)程，最典型的是光合作用，其實(shí)已經(jīng)是二次利用了。而這個(gè)過(guò)程的條件涉及到了光能激發(fā)、電子跳躍和酶的參與。最近跟人討論過(guò)光合作用，知道其能量的要求。

當(dāng)然，由于我孤陋寡聞，所以，我不太清楚自然界是否存在可以直接利用碳的生物。

但是，我懷疑，在極端條件下，一些生物或許可以，比如火山口附近或者深海地?zé)崛抢铮恍┕啪苍S可以完成這些內(nèi)容。

03，再來(lái)個(gè)碳循環(huán)圖

附上碳循環(huán)圖，請(qǐng)留意碳單質(zhì)本身的循環(huán)。

綜上所述，微生物直接利用單質(zhì)碳作為能源，似乎并非一件輕而易舉之事。