下载客户端

Nature：突破性进展，我国学者发现“吃石油产甲烷”的神秘古菌

2021-12-26 07:59

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

编辑 | 王多鱼

排版 | 水成文

2021年12月22日，农业农村部沼气科学研究所承磊研究员团队、深圳大学高等研究院李猛教授团队，与德国马克斯普朗克海洋微生物研究所 Gunter Wegener 教授团队合作，在 Nature 发表了题为：Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species 的研究论文，在古菌降解长链烷烃产甲烷研究方面取得突破性进展。

该研究结合稳定碳同位素标记培养、宏基因组和宏转录组测序、高分辨质谱等技术，深入分析了一类新型产甲烷古菌（Candidatus Methanoliparum），首次证实了其独立降解长链烷基烃产甲烷的功能。

石油是一种重要的能源物质，经过一个多世纪的开采，出现了大量的“老旧”油井，常规开采手段已经无法有效进行原油开采。利用微生物将石油转化为天然气甲烷，是一种廉价、清洁的开采方式。过去的研究认为，降解石油烃产甲烷的过程由细菌和古菌通过互营代谢完成，具有耗时久、体系不稳定等问题。

本研究通过对胜利油田样品的长时间富集培养，获得了一类新型的产甲烷古菌（Candidatus Methanoliparum）。通过荧光原位杂交、稳定碳同位素标记培养、宏基因组和宏转录组测序、高分辨质谱等一系列分析结果，证明这种产甲烷古菌可以直接氧化长链烷基烃，并通过β-氧化、Wood-Ljungdahl途径进入产甲烷代谢，而不需要通过互营代谢来完成（图1）。

图1 古菌降解长链烷基烃产甲烷及相关代谢途径

该研究证实了古菌可以独立降解复杂石油烃产甲烷，并提出了一种新的古菌甲烷产生类型，即长链烷烃代谢产甲烷，区别于传统的氢营养型、乙酸还原型和甲基营养型。研究结果拓展了我们对产甲烷古菌的生理代谢功能的认知，完善了碳循环的生物地球化学过程，为地下枯竭油藏残余原油的生物气化开采奠定了科学基础。

值得一提的是，同期 Nature 还发表了来自牛津大学和埃克森美孚石油公司的题为：Rapid microbial methanogenesis during CO2 storage in hydrocarbon reservoirs 的研究论文。

许多已经枯竭的油气田具有封存CO2的巨大潜力，而且实际上应有许多油气田通过注入CO2来提高开采率。研究团队分析了美国的 Olla 油田，发现油田里的产甲烷微生物将注入的CO2的13%-19%转化为了甲烷（CH4）。这项发现表明，可以利用产甲烷微生物的强大能力，将封存在油气田中的CO2转化为甲烷，即可以用来减少大气中的CO2，又能够提供新的能源。