在黃石國家公園的熱水中發現了兩組微生物。這些群體的存在之前就已為人所知,因為它們的 DNA 已被檢測到,而且它顯然與我們所知的任何東西都不一樣,但這是第一次看到和描述這些生物體本身。
據說乳牛會產生大量甲烷,它們是全球氣溫上升的重要因素,但從某種意義上說,它們受到了誹謗,就像消化系統撕裂的任何人一樣。最終的罪魁禍首是單細胞廣斑生物,而哺乳動物只是其載體。直到最近,廣斑菌門被認為是唯一在自然生命週期中產生甲烷的生命形式,但十年前在溫泉中檢測到了產生甲基輔酶 M 還原酶 (MCR) 的基因。這是所有已知的甲烷生產商都使用的酶,但在這種情況下,顯然來自完全不同的東西。
蒙大拿州立大學的 Roland Hatzenpichler 博士在一份報告中說:“我們對這些生物體的了解僅限於它們的 DNA。”陳述。 “沒有人見過這些所謂的產甲烷菌的細胞;沒有人知道它們是否真的使用了產甲烷基因,或者它們是否通過其他方式生長。”
發現 DNA 的位置以及檢測到的其他基因表明,這些缺失的生物體在非常炎熱的環境中繁衍生息,這使得它們不太可能對全球甲烷平衡產生太大影響。然而,與生命之樹的其他部分如此不同的東西一定會很有趣。
Hatzenpichler 和同事從黃石國家公園的溫泉中收集了樣本(當時還沒有),溫度範圍為 61-72°C (141-161°F)。極端微生物(喜歡極熱、酸性或高鹽環境的生物)通常很難在實驗室中生長,但博士生安東尼·科茨(Anthony Kohtz)和維奧拉·克魯肯伯格(Viola Krukenberg)博士在這個案例中取得了成功。
他們發現這兩個新的生物體確實會產生甲烷,並將其命名為 Methanomethylicia 和 Methanodesulfokora。如果不是中國和荷蘭的團隊同時培育出不同的甲烷菌,這將使它們成為廣表菌門以外已知的第一個產甲烷菌。兩支團隊沒有進行競賽,而是一起提交論文,在同一期刊上發表了三篇論文。
令人驚訝的是,甲烷甲基化似乎不限於火山環境。它一直在我們眼皮底下,例如在廢水處理廠。中國沼氣研究所和瓦赫寧根大學的研究小組在勝利油田發現了他們的樣本,儘管在培養時其豐度峰值在45-65°C (113-149°F),這表明它確實喜歡高溫。更重要的是,甲烷甲基化已經存在於反芻動物和濕地的胃中,以及我們一直關注的廣斑菌門。
這並不意味著這些環境中的部分甲烷是由甲基甲烷造成的。它有可能只在炎熱的環境中釋放氣體,並通過其他地方的其他路徑生長。
「我最好的賭注是,它們有時會透過製造甲烷來生長,有時它們完全做其他事情,但我們不知道它們何時生長、如何生長或為什麼生長。”哈岑皮克勒說。 “我們現在需要找出它們何時有助於甲烷循環,何時沒有。”
理想情況下,這可能會導致甲基甲烷轉變模式,從而減少強效溫室氣體的排放。
這兩項新發現提出了一種生產甲烷的新方法,即用甲醇和類似的分子而不是二氧化碳來生產甲烷2或像我們所知道的廣古菌這樣的醋酸鹽。
Methanomethylicia 和 Methanodesulfokora 的起源尚不清楚,但人們懷疑它們非常古老,並且可能為地球上最早的生命形式提供了見解。如果是這樣,它們還可以讓我們更了解在其他行星上尋找生命的目的。
同時,Methanomethylicia 提出了其他問題,例如為什麼它們有將兩個或三個細胞相互連接的管子,這是否是多細胞生命形成的一些準備步驟?
「我們不知道它們為何形成。像這樣的結構在微生物中很少見。也許它們交換DNA;也許它們交換化學物質。我們還不知道,」Hatzenpichler 說。
Methanomethylicia 和 Methanodesulfokora 分別來自 Thermoproteota 和 Korarchaeia 門。
密西根州立大學團隊關於培養甲烷甲基化的論文發表於自然。 Methodesulfokora 論文發表於同一版本沼氣研究所/瓦赫寧根大學團隊關於甲烷甲基化的工作也發表在這一版。