Hydrogenasen sind Enzyme, die die reversible Reaktion H₂ <-> 2H⁺ + 2e^- katalysieren. Sie sind in phylogenetisch unterschiedlichen Mikroorganismen weit verbreitet und derzeit sind drei Typen Hydrogenasen bekannt: [NiFe]-, [FeFe]- und [Fe]-Hydrogenasen.

In hydrothermalen Quellsystemen wird Wasserstoff mit den hydrothermalen Fluiden freigesetzt und kann Konzentrationen von mehreren Millimol erreichen. Aufgrund von Mischungsprozessen zwischen dem Endglied-Fluid und dem Meerwasser können steile thermische und chemische Gradienten bestehen bleiben, die sowohl Elektronendonoren als auch -akzeptoren bereitstellen. Die mikrobiell vermittelte Wasserstoffoxidation liefert Energie (in Form von ATP), die die lokale Biomassesynthese antreiben kann. 

In Porenwässern von Sedimenten (wo die Wasserstoffkonzentration üblicherweise im nanomolaren Bereich liegt) hat Wasserstoff einen direkten Einfluss auf den Kohlenstoffabbau, da davon auszugehen ist, dass er die Fermentation und wasserstoffbasierte terminale Stoffwechselwege beeinflusst. 

In unserer Arbeitsgruppe wurde ein aktivitätsbasiertes Screening entwickelt, um Hydrogenase-Enzyme aus Metagenomen hydrothermaler Quellen nachzuweisen. Dieses Screening nutzt einen Fosmid-Vektor mit breitem Wirtsspektrum, sowie eine Hydrogenase-Mutante (Shewanella oneidensis DhyaB). Es wurden mehrere rekombinante Enzyme gewonnen, die sowohl zur H₂-Aufnahme als auch zur H₂-Freisetzung fähig sind. Auf den entsprechenden metagenomischen Fragmenten zeigten die offenen Leserahmen (ORFs) überwiegend nur sehr geringe Ähnlichkeit zu Hydrogenasen oder zu anderen bekannten Genen, oder gar keine Ähnlichkeit. Dies deutet darauf hin, dass es möglicherweise noch unbeschriebene Hydrogenasen gibt.