地下深處甲醇“身世之謎”破解

地球深處，沒有陽光也沒有氧氣，微生物卻在這種極端環境中頑強生存，并默默推動著地球碳素循環，持續產生甲烷這種綠色能源。最近研究發現，地下深部生物圈廣泛分布著吃“甲醇”產甲烷的古菌。但是，他們賴以生存的甲醇從何而來一直是一個未解之謎。近日，國際權威期刊《自然》刊文，來自我國農業農村部成都沼氣科學研究所研究員承磊團隊與日本科學家合作，發現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，不僅協助嗜甲酸趙氏桿菌持續釀‘甲酸’產‘甲醇’，解決了甲醇累積的問題，還將甲醇轉化為甲烷，持續生成天然氣。”承磊說。

此前，細菌和古菌互作產甲烷（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，而此次發現的種間甲醇轉移是一種新的菌群互作產甲烷模式。此外，嗜甲酸趙氏桿菌通過全新的甘氨酸—絲氨酸循環介導的代謝途徑產生甲醇，也是首次在微生物細胞內發現。

“這種轉化過程面臨的熱力學限制，通過與產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認知，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‘地下沼氣工程’和碳減排新技術提供了新的思路。”承磊說。