登上《Nature》杂志！科学家发现地下微生物互作新机制 封面新闻对话四川团队

封面新闻记者 杨博

在没有阳光没有氧气的地球深处，一群看不见摸不着的小家伙（微生物）生活在这里，它们降解石油、煤炭等大分子有机物产生甲烷（天然气的主要成分），参与地球的碳素循环。这些微生物是如何降解有机物产甲烷的一直是科学家们关注的热点问题。

文章刊登在《Nature》杂志上

近日，农业农村部成都沼气科学研究所（以下简称“沼气所”）厌氧微生物科技创新团队与日本科学家合作，发现了厌氧细菌产甲醇新途径，并提出了细菌和古菌互作产生甲烷新模式——种间甲醇转移。北京时间1月30日，相关研究成果刊登在国际学术期刊《自然（Nature）》杂志上。该途径及微生物互作模式如何被发现？研究成果有何意义？1月28日，记者采访了团队相关研究人员。

多年研究发现微生物互作产甲烷新模式

沼气所厌氧微生物科技创新团队长期从事厌氧微生物和产甲烷代谢相关研究，至今已有40余年的历史。

利用甲醇产甲烷的产甲烷古菌

“有机物降解产甲烷的过程类似于沼气发酵，通常需要细菌和产甲烷古菌通过‘互营代谢’合作完成。”论文第一作者，沼气所副研究员黄艳介绍，细菌负责有机物的降解，产甲烷古菌负责甲烷的产生。它们之间的合作，通常以“氢气”、“甲酸”和“电子”为媒介，科学家们将这些互作模式分别称为“种间氢转移”、“种间甲酸转移”和“种间直接电子传递”。这种细菌-古菌互作产甲烷主要是氢营养型和乙酸营养型产甲烷古菌负责甲烷的产生，对于自然界广泛分布的甲基营养型产甲烷古菌在互营产甲烷代谢中的生态功能一直未被明确。

该互作模式是如何被发现的？“我们通过热力学计算，提出了生物甲醇生成的潜在代谢反应，并据此推测细菌与产甲烷古菌可以以‘甲醇’为媒介，合作完成产甲烷过程。”她解释说，我们进一步利用团队前期获得的厌氧细菌和产甲烷古菌新物种，人工构建了合成菌群，并通过同位素示踪、多维组学等技术，最终证实了一条全新产甲醇途径和细菌-古菌互作产甲烷新模式—种间甲醇转移。

甲醇生成细菌与甲醇代谢古菌通过“种间甲醇转移”互作产甲烷

未来可运用到地下沼气技术开发

据论文通讯作者、沼气所厌氧微生物科技创新团队首席科学家承磊介绍，该项研究从启动到发表文章，历时10年。此项研究不仅阐明了厌氧微生物新资源的生理生态学功能，还拓展了对全球碳素生物地球循环的认知，为地下甲基化合物的生物来源提供了新的线索，也为未来开发“地下沼气工程”和碳减排新技术开发提供了新的思路。此外，该研究得到了国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程和四川省创新群体等项目的大力支持。

（图片由受访者提供）