农民日报 地下微生物饮假酒中日科学家Nature发文解谜酒从何来

在地球的地下深处，存在着一个神秘的微生物世界，它们悄无声息地进行着各种化学反应，其中一项关键的活动便是将甲醇代谢成天然气甲烷。但长期以来，这些微生物赖以生存的甲醇从何而来一直是未解之谜。

近日，成都沼气科学研究所厌氧微生物创新团队与日本科学家的新发现为解答这一谜题提供了新的线索。他们首次在微生物细胞内发现细胞通过全新的甘氨酸-丝氨酸循环介导的代谢途径产生甲醇，并借此发现一种新的菌群互作产甲烷模式。相关研究成果于1月19日发表在国际顶尖学术期刊《自然（Nature）》。

图为在《Nature》上刊登的相关研究成果。

厌氧微生物创新团队前期从地下油藏先后分离获得了厌氧细菌新科物种Zhaonella formicivorans（嗜甲酸赵氏杆菌，为纪念沼气所赵一章研究员而命名），以及吃甲醇产甲烷的厌氧古菌新科物种Methermicoccus shengliensis（胜利甲烷嗜热微球菌，为纪念胜利油田而命名）。

Zhaonella formicivorans是一位“酿假酒大师”，通过全新的甘氨酸-丝氨酸循环介导的代谢途径产生甲醇，这也是首次在微生物细胞内发现，该途径能将甲酸转化为甲，从而无需甲基化化合物作为输入就能生成甲醇。这位大师虽会酿酒却不胜酒力，随着甲醇的积累，整个酿造过程会逐步停滞。

Methermicoccus shengliensis虽不会酿酒，却是专门吃甲醇的“醉翁”，它的出现，不仅协助Zhaonella formicivorans持续酿“甲酸”产“甲醇”，解决了甲醇累积的问题，还将甲醇转化为甲烷，持续生成天然气。

图为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。

此前人们认为，细菌和古菌互作产甲烷模式（互惠交叉喂养模式，也叫作互营代谢）模式依赖于氢气、甲酸或电子传递，而该研究发现的种间甲醇转移，代表了由热力学必然性驱动的第四种互作产甲烷模式。

本项研究从启动到发表，前后历时十年，得到了国家自然科学基金、中国科技创新工程和四川省创新群体等项目的大力支持。这项研究成果不仅丰富了人们对深部生物圈碳循环的认知，为地下甲基化合物的生物来源提供了新线索，还为未来开发 “地下沼气工程”和碳减排新技术开拓了新思路，有望在能源开发和环境保护领域发挥重要作用。