地球深處，沒有陽光也沒有氧氣，微生物卻在這種極端環(huán)境中頑強生存，并默默推動著地球碳素循環(huán)，持續(xù)產(chǎn)生甲烷這種綠色能源。最近研究發(fā)現(xiàn)，地下深部生物圈廣泛分布著吃“甲醇”產(chǎn)甲烷的古菌。但是，他們賴以生存的甲醇從何而來一直是一個未解之謎。1月29日，國際權(quán)威期刊《自然》（《Nature》）刊文介紹，來自我國的農(nóng)業(yè)農(nóng)村部成都沼氣科學(xué)研究所承磊團隊與日本科學(xué)家合作，發(fā)現(xiàn)了一種合作共贏的菌群互作模式，為解答這一謎題提供了新的線索。
我國科學(xué)家前期從地下油藏先后分離獲得了厭氧細菌新科物種嗜甲酸趙氏桿菌，以及吃甲醇產(chǎn)甲烷的厭氧古菌新科物種勝利甲烷嗜熱微球菌。嗜甲酸趙氏桿菌是一位“釀假酒大師”，通過一種全新的途徑，巧妙地將甲酸“釀造”成甲醇。這位大師雖會釀酒卻不勝酒力，隨著甲醇的積累，整個釀造過程會逐步停滯。勝利甲烷嗜熱微球菌雖不會釀酒，卻是專門吃甲醇的“醉翁”，它的出現(xiàn)，不僅協(xié)助嗜甲酸趙氏桿菌持續(xù)釀“甲酸”產(chǎn)“甲醇”，解決了甲醇累積的問題，還將甲醇轉(zhuǎn)化為甲烷，持續(xù)生成天然氣。
甲醇生成細菌與甲醇代謝古菌通過“種間甲醇轉(zhuǎn)移”互作產(chǎn)甲烷（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部成都沼氣科學(xué)研究所供圖）
此前，細菌和古菌互作產(chǎn)甲烷（被稱為“互營代謝”）主要依賴于微生物之間的氫氣、甲酸或電子傳遞，而此次發(fā)現(xiàn)的種間甲醇轉(zhuǎn)移是一種新的菌群互作產(chǎn)甲烷模式。此外，嗜甲酸趙氏桿菌通過全新的甘氨酸-絲氨酸循環(huán)介導(dǎo)的代謝途徑產(chǎn)生甲醇，這也是首次在微生物細胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)。這種轉(zhuǎn)化過程面臨的熱力學(xué)限制，通過與產(chǎn)甲烷菌勝利甲烷嗜熱微球菌的合作得以克服。本項研究不僅豐富了深部生物圈的碳循環(huán)認(rèn)知，為地下甲基化合物的生物來源提供了新的線索，也為未來開發(fā)“地下沼氣工程”和碳減排新技術(shù)提供了新的思路。
據(jù)悉，本研究從啟動、合作研究到發(fā)表，前后歷時十年。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部成都沼氣科學(xué)研究所研究員承磊表示，本篇文章的順利發(fā)表，離不開該研究所的長期支持、團隊的接力協(xié)作，和國內(nèi)外團隊的共同努力。
