科學家們已經成功地培育出一種將石油轉化為甲烷的古生物。他們描述了微生物如何實現轉化,以及它更喜歡吃相當笨重的食物塊。
微生物可以將石油轉化為天然氣,即甲烷。直到最近,人們還認為這種轉化只有透過不同生物的合作才有可能。2019年,馬克斯普朗克海洋微生物研究所的Rafael Laso-Pérez和Gunter Wegener提出,一種特殊的古細菌可以自己做到這一點,正如他們的基因組分析所表明的那樣。現在,透過與中國的一個團隊合作,研究人員成功地在實驗室中培養了這種"奇蹟微生物"。這使他們能夠準確地描述微生物如何實現轉化。他們還發現,它更喜歡吃相當笨重的食物。
食物的來源,將其轉化為甲烷。直到最近,人們還認為這種轉化只有在不同生物體之間複雜的團隊合作中才有可能:某些細菌和通常兩個古細菌夥伴。現在,研究人員已經設法從石油生產設施的沉降池中培育出一種名為甲醇蜉蚣的古菌,該古菌可以自行處理這種複雜的反應。
酶以防萬一
這種"奇蹟微生物"將石油分解成甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)。"甲醇苞蒲是一種雜交生物,它將石油降解劑的特性與產甲烷菌(即甲烷生產者)的特性相結合,"研究作者Gunter Wegener解釋說,該研究所來自馬克斯普朗克海洋微生物研究所和不來梅大學海洋環境科學中心。
甲醇苞蟲細胞
來自落射熒光顯微鏡的影象:來自實驗室培養物的甲醇鉝蚣細胞(綠色)。古菌殖民的油滴可以看作是一種紅色的光芒。紅點顯示培養物中的稀有細菌。圖片來源:Rafael Laso-Pérez/Max Planck海洋微生物研究所;來自: 周等人, 自然, 2021
現在,研究人員已經成功地在實驗室中培養了這些微生物,他們能夠詳細研究潛在的過程。他們發現,它的基因組成賦予甲醇苞蟲獨特的能力。"在其基因中,它攜帶著可以啟用和分解各種碳氫化合物的酶的藍圖。此外,它還具有甲烷生產商的完整齒輪套件,"Wegener說。
新的甲烷生成途徑
在他們的實驗室培養物中,研究人員為微生物提供了各種食物,並使用各種不同的方法來密切關注甲醇鉶處理它。特別令人驚訝的是,這種古細菌用一種相同的酶激活了所有不同的碳氫化合物。"到目前為止,我們只種植了以乙烷或丁烷等短鏈碳氫化合物為生的古菌。另一方面,甲醇鉔蒲公英更喜歡重油及其長鏈化合物,"共同作者Rafael Laso-Pérez說,他現在在西班牙國家生物技術中心(CNB)工作。
"直接使用長鏈碳氫化合物的產甲烷微生物 - 我們直到現在才知道它們的存在。即使是具有環狀或芳香族結構的複雜碳氫化合物對於甲醇鉝鉍來說也不太笨重,至少如果它們與至少一個較長的碳鏈結合。這意味著,除了我們其他令人興奮的結果之外,我們還發現了一種以前完全未知的甲烷發生途徑。