从“地下沼气”到碳中和

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嗜甲酸赵氏杆菌与胜利甲烷嗜热球菌的生存模式和此前发现的共营模式都不一样，其背后的代谢机制依然是一个“黑匣子”。

团队成员又一头扎进实验室。

黄艳说，从甲酸到甲醇是一个还原反应，需要消耗电子；按照电子守恒定律，同时还需要一个甲酸到二氧化碳的氧化反应为这个还原反应提供电子。“但我们在实验中没有检测到通常负责这个代谢过程的基因发挥作用。”

这个问题使研究一度陷入僵局。经过反复推敲和论证，研究人员发现，二氧化碳是由一条此前未被报道的“甘氨酸-丝氨酸循环”路径产生的。和传统认知不尽相同，甚至有一点“南辕北辙”——整个代谢过程先发生还原反应，再进行氧化。“这个途径太神奇了！”黄艳说。

经过几个月，他们终于重构了细菌将甲酸盐转化为甲醇和二氧化碳的代谢途径。“甘氨酸-丝氨酸循环”和三羧酸循环有许多共同特征，而三羧酸循环涉及一系列至关重要的反应，包括呼吸细胞中的能量产生以及氨基酸等细胞构成要素的合成。

“据我们所知，这种代谢过程是首个已知的以甲醇为主要代谢产物的生物反应。”承磊说，从能源角度看，这种相互作用可能为提高或调控天然气生产力提供新思路。鉴于甲烷是一种强效温室气体，对地下碳循环的深入理解有助于更精确预测全球甲烷排放如何影响气候变化。

不过，与其他互营代谢模式相比，种间甲醇转移对碳通量的相对贡献仍未明确。除研究描述的细菌和代谢途径外，是否还有其他地下甲醇来源也是未知数。承磊表示，这些问题值得深入探讨。