研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)甲烷古菌是一種能夠自身產(chǎn)生甲烷的微生物！
小楊 / 2024-07-30 09:45:30
百歐博偉生物：近日，位于四川成都的農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所厭氧微生物創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)聯(lián)合荷蘭瓦赫寧根大學(xué)等多家單位，發(fā)現(xiàn)并分離培養(yǎng)了一株非廣古菌門的新型產(chǎn)甲烷古菌，同時證實(shí)了該古菌可以代謝甲醇和氫氣等物質(zhì)產(chǎn)生甲烷，但不具有發(fā)酵生長能力。北京時間7月24日，相關(guān)研究成果刊登在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然（Nature）》雜志。
該微生物如何被發(fā)現(xiàn)？研究成果有何意義？7月24日，記者采訪了該研究第一作者巫可佳和周雷。
產(chǎn)甲烷古菌
團(tuán)隊(duì)持續(xù)研究多年
研究成果兩次刊登《自然雜志》
產(chǎn)甲烷古菌是一種能夠自身產(chǎn)生甲烷的微生物，早在35億年前就存在于地球上了，這種古菌在地球生命起源進(jìn)化、全球氣候變化和碳素循環(huán)中起著重要作用。
此前該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了直接吃原油產(chǎn)甲烷新古菌，并提出了第五條產(chǎn)甲烷途徑，該研究成果于2022年刊登在《自然》雜志。2年后，該團(tuán)隊(duì)新的研究成果再次登上《自然》雜志。
“上次研究是產(chǎn)甲烷古菌代謝類型上一個突破，此次是分類學(xué)上的突破。”巫可佳介紹，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為產(chǎn)甲烷古菌隸屬古菌域廣古菌門，近年來通過高通量測序的宏基因組學(xué)研究，提出自然界中廣泛分布著非廣古菌門的產(chǎn)甲烷古菌，并推測這些新型產(chǎn)甲烷古菌還具有發(fā)酵生長、硫氧化等非甲烷代謝潛能。
2018年，該團(tuán)隊(duì)從勝利油田采集到的樣品里，發(fā)現(xiàn)了這類古菌，并展開了研究實(shí)驗(yàn)，去證實(shí)是否具有文章所說的功能。
生長周期慢
厭氧微生物培養(yǎng)不易
“基因組測序上的推測，跟微生物實(shí)際表現(xiàn)出來的情況可能是不一樣的。” 巫可佳說，除了代謝甲醇、甲胺等物質(zhì)，更想證實(shí)這類古菌是否能代謝糖、氨基酸等物質(zhì)。
厭氧微生物的研究比好氧微生物研究更耗費(fèi)時間，她介紹，好氧類微生物生長周期可能只需要幾天，而厭氧類微生物生長緩慢，要一個月左右，才能開始后續(xù)實(shí)驗(yàn)，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)周期更長。此外，厭氧微生物培養(yǎng)過程中必須保障是完全無氧的環(huán)境，科研人員在試驗(yàn)操作過程中，也要更小心。
“有時候培養(yǎng)著可能突然不生長了，也就意味著試驗(yàn)失敗了，又要重新開始。” 另一位共同第一作者周雷說，為了保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，每次都要大量重復(fù)地多批次實(shí)驗(yàn)，而在實(shí)驗(yàn)的過程中，大多數(shù)時候都是失敗的，“只有無數(shù)次的失敗，才能更接近成功。”
新發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展了產(chǎn)甲烷古菌分類
據(jù)悉，該研究歷時7年，利用自主研發(fā)的雞尾酒分離法，首次分離獲得佛斯特拉門古菌純培養(yǎng)物（Methanosuratincola petrocarbonis LWZ-6）。通過碳13同位素標(biāo)記、納米離子探針、膜脂分析等方法，證實(shí)了該古菌具有氫依賴代謝甲基類物質(zhì)產(chǎn)甲烷的生理功能，但不具有發(fā)酵生長能力。
巫可佳回憶說，2021年時，實(shí)驗(yàn)證明了該類古菌能夠產(chǎn)甲烷，隨后又花了很多時間，證明了不能代謝糖、氨基酸等物質(zhì)，“最終得到結(jié)論時有一點(diǎn)點(diǎn)難過，但很快就接受了，不管是證是還是證否，都是科學(xué)工作的一部分。”
她還說，此次研究成果在產(chǎn)甲烷古菌分類學(xué)上是一個創(chuàng)新，擴(kuò)展了菌種資源庫，也可以作為研究全球甲烷示范、溫室效應(yīng)等材料基礎(chǔ)。
此外，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所所長孟海波研究員指出，該研究發(fā)現(xiàn)的新型產(chǎn)甲烷古菌，是我國在厭氧古菌資源領(lǐng)域的一個重大發(fā)現(xiàn)和突破，將助力全球碳循環(huán)機(jī)理和低碳技術(shù)研究。
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