科學家們首次發現，一種古生菌能夠產生純碳。
微生物群釋放的黑色物質，大部分是無定形碳。
碳元素是地球生命的基石。在漫長的進化過程中，生物掌握了製造不同種類碳化合物的方法。然而，除了元素碳，這些碳化合物還包含氫、氮等其他元素。此前，學界並不認為生物能直接生產純碳。
元素碳是有機碳化合物在無生物影響的情景下形成的。例如，深埋於地下的木材首先在高溫作用下變成煤；隨著壓力和溫度的升高，原煤逐漸轉化為含碳量極高、結晶形式的無煙煤和石墨；當它們燃燒時，又會產生無定形碳組成的煤煙。
15年來，德國不萊梅大學的科學家Gunter Wegener博士一直從事微生物培育研究。他所培育的微生物透過消耗甲烷來產生所需的能量，屬於與細菌共生的古生菌。不久前，研究人員發現，這些微生物群的外觀非常黯淡，甚至呈現出黑色。起初，研究人員將部分黑色物質描述為金屬硫化物。
美國弗吉尼亞理工大學研究人員Kylie Allen博士和Robert White教授用有機溶劑，從Wegener博士實驗室的樣本中提取了甲烷氧化培養物。分析測試結果表明，殘留的黑色物質並不能被強酸或強鹼溶解。White教授說：“我們使用其他方法進行了分析，最終確定它是一種無定形純碳。”
這些碳從何而來？White教授等排除了純化學來源的可能性。接著，他們向培養液中注入同位素標記的碳，對其在整個過程中的行為進行了追蹤。Wegener博士說：“最終，我們證實元素碳確實來自甲烷氧化古生菌。”
由此，更多的疑問出現了。元素碳是如何形成的？元素碳的形成過程通常涉及高溫、高壓條件，而培養基並不具備這兩種條件。Allen博士表示：“對科學家而言，生物形成元素碳的方式是全新的研究領域。古生菌中很可能存在某些完全不為人知的新反應。至今，我們仍然不清楚哪些生化反應和酶在成碳反應中發揮了作用。”
古生菌為什麼要製造元素碳？研究人員也沒有找到這一問題的確切答案。Wegener博士推測：“元素碳是良好的導體，碳可能是古生菌維持它們與伴生菌之間共生關係的關鍵。”此外，自然界中有多少元素碳是由微生物提供的，這也是個未解之謎。“考慮到碳能長期留存在沉積物中，我們的發現可能揭開了一個未知的天然碳匯。”
編譯：德克斯特 審稿：西莫 責編：陳之涵
期刊來源：《科學進展》
期刊編號：2375-2548
原文連結：https://www.eurekalert.org/news-releases/932733
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