近日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部成都沼氣科學(xué)研究所厭氧微生物科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)外多家單位發(fā)現(xiàn)了厭氧微生物產(chǎn)甲醇新途徑，并提出了第四種細(xì)菌和古菌互作產(chǎn)甲烷模式——種間甲醇轉(zhuǎn)移，為理解全球甲烷循環(huán)提供了全新認(rèn)知，也為溫室氣體減排控制技術(shù)開發(fā)提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然（Nature）》上。
全球每年甲烷排放量高達(dá)5億~6億噸，其中70%通過產(chǎn)甲烷代謝產(chǎn)生。自然界中有機(jī)物代謝產(chǎn)甲烷過程類似沼氣發(fā)酵，通常需要細(xì)菌和產(chǎn)甲烷古菌通過“互營代謝”合作才能完成。以往的研究認(rèn)為，這種代謝是通過細(xì)菌與產(chǎn)甲烷古菌間的種間氫轉(zhuǎn)移、種間甲酸轉(zhuǎn)移或種間直接電子傳遞三種模式實(shí)現(xiàn)，主要由氫營養(yǎng)型和乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷古菌負(fù)責(zé)甲烷產(chǎn)生，而對(duì)自然界普遍分布的甲基營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷古菌，還不清楚其在產(chǎn)甲烷互營代謝中的生態(tài)功能。
該研究分析提出了生物甲醇生成的潛在代謝反應(yīng)，并提出種間甲醇轉(zhuǎn)移互營降解有機(jī)物產(chǎn)甲烷的模式，進(jìn)而利用團(tuán)隊(duì)自主分離的新科細(xì)菌物種嗜甲酸趙氏桿菌（Zhaonella formicivorans）和新科古菌物種勝利甲烷嗜熱微球菌（Methermicoccus shengliensis）構(gòu)建了人工合成菌群，結(jié)合同位素示蹤、多維組學(xué)等技術(shù)，證實(shí)了細(xì)菌和古菌通過種間甲醇轉(zhuǎn)移來解除熱力學(xué)限制，從而推動(dòng)甲烷的持續(xù)產(chǎn)生。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)，嗜甲酸趙氏桿菌通過一種全新的甘氨酸-絲氨酸循環(huán)介導(dǎo)的代謝途徑將甲酸轉(zhuǎn)化為甲醇。這些發(fā)現(xiàn)闡明了厭氧微生物新資源的生理生態(tài)學(xué)功能，拓展了對(duì)全球碳素生物地球循環(huán)的認(rèn)知，也為“地下沼氣工程”技術(shù)開發(fā)提供了新的思路。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程和四川省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08491-w。
