近日，深圳大學(xué)高等研究院李猛教授團(tuán)隊(duì)與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所承磊研究員團(tuán)隊(duì)、德國(guó)馬克斯普朗克海洋微生物研究所Gunter Wegener教授團(tuán)隊(duì)合作，在古菌降解長(zhǎng)鏈烷烴產(chǎn)甲烷研究方面取得突破性進(jìn)展，在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Nature》發(fā)表了題為“Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species”的研究論文。該研究結(jié)合穩(wěn)定碳同位素標(biāo)記培養(yǎng)、宏基因組和宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、高分辨質(zhì)譜等技術(shù)，深入分析了一類(lèi)新型產(chǎn)甲烷古菌（CandidatusMethanoliparum），首次證實(shí)了其獨(dú)立降解長(zhǎng)鏈烷基烴產(chǎn)甲烷的功能。深圳大學(xué)高等研究院李猛教授為論文共同通訊作者，團(tuán)隊(duì)成員張翠景副研究員為論文的共同第一作者。

石油是一種重要的能源物質(zhì)，經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)的開(kāi)采，出現(xiàn)了大量的“老舊”油井，常規(guī)開(kāi)采手段已經(jīng)無(wú)法有效進(jìn)行原油開(kāi)采。利用微生物將石油轉(zhuǎn)化為天然氣甲烷，是一種廉價(jià)、清潔的開(kāi)采方式。過(guò)去的研究認(rèn)為，降解石油烴產(chǎn)甲烷的過(guò)程由細(xì)菌和古菌通過(guò)互營(yíng)代謝完成，具有耗時(shí)久、體系不穩(wěn)定等問(wèn)題。本研究通過(guò)對(duì)勝利油田樣品的長(zhǎng)時(shí)間富集培養(yǎng)，獲得了一類(lèi)新型的產(chǎn)甲烷古菌（CandidatusMethanoliparum）。通過(guò)熒光原位雜交、穩(wěn)定碳同位素標(biāo)記培養(yǎng)、宏基因組和宏轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、高分辨質(zhì)譜等一系列分析結(jié)果，證明Ca. Methanoliparum可以直接氧化長(zhǎng)鏈烷基烴，并通過(guò)β-氧化、Wood-Ljungdahl途徑進(jìn)入產(chǎn)甲烷代謝，而不需要通過(guò)互營(yíng)代謝來(lái)完成（圖1）。即這類(lèi)新型的產(chǎn)甲烷古菌可以不與其他微生物合作，繞過(guò)復(fù)雜過(guò)程，直接“吃掉”石油產(chǎn)生甲烷。

該研究證實(shí)了古菌可以獨(dú)立降解復(fù)雜石油烴產(chǎn)甲烷，并提出了一種新的古菌甲烷產(chǎn)生類(lèi)型，即長(zhǎng)鏈烷烴代謝產(chǎn)甲烷，區(qū)別于傳統(tǒng)的氫營(yíng)養(yǎng)型、乙酸還原型和甲基營(yíng)養(yǎng)型。

《Nature》期刊認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)令產(chǎn)甲烷古菌的研究邁出了一大步，無(wú)論是對(duì)基礎(chǔ)研究，還是未來(lái)應(yīng)用都提供了新的認(rèn)知。

據(jù)悉，該研究結(jié)果拓展了我們對(duì)產(chǎn)甲烷古菌的生理代謝功能的認(rèn)知，完善了碳循環(huán)的生物地球化學(xué)過(guò)程，為地下枯竭油藏殘余原油的生物氣化開(kāi)采奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。據(jù)初步估算，未來(lái)，如能將這種新型古菌應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)存的地下枯竭油藏開(kāi)采，利用微生物將石油轉(zhuǎn)化為天然氣甲烷，不僅讓油氣共采成為可能，其所產(chǎn)油氣的總量可相當(dāng)于再造一個(gè)大慶油田，對(duì)保障我國(guó)能源安全將具有重要意義。

研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、廣東省教育廳和深圳市科創(chuàng)委等項(xiàng)目支持。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04235-2。

圖1古菌降解長(zhǎng)鏈烷基烴產(chǎn)甲烷及相關(guān)代謝途徑

（高等研究院 供稿）