科学家揭示微生物制造甲烷机理

时间:2013-12-25 16:48 点击:

沼泽湿地也是产生甲烷的一个主要自然来源。(图片来自“新科学家”网站)

图片来自《能源与环境科学》杂志网站

  我们已经认识到,在自然界里有很多方式可以产生甲烷,奶牛打嗝放屁、树木的生长、冻土层的融化都会释放出大量的这种温室气体。而最新一项科学研究成果则揭示了另外一种主要的甲烷来源:可以产生电子的微生物。

  据《新科学家》网站报道,最近有科学研究发现了一种具有极强的甲烷生产能力的微生物。

  甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta microbes)可能是自然界最主要的一种制造甲烷的微生物,它们寄居在废水、沼泽和湿地中,通过分解身边其它微生物产生的醋酸盐,释放出甲烷和二氧化碳。

  硫还原泥土杆菌(Geobacter bacteria)是与甲烷鬃毛菌属邻近的一种伴生微生物。硫还原泥土杆菌之间会通过一种线状的菌毛互相交换电子。

  由于这两个科属的微生物经常寄居在同一个栖息地,因此美国马萨诸塞州州立大学的艾米丽娅-艾琳娜?罗塔鲁(Amelia-Elena Rotaru)研究团队猜测硫还原泥土杆菌可能也会与甲烷鬃毛菌传递交换电离子。为了证实这一猜测,她们对这两种微生物进行了人工培育,并发现,如果硫还原泥土杆菌发生基因改变,不再生长传导菌毛,甲烷的产生过程随即终止。这表明,甲烷鬃毛菌的确从硫还原泥土杆菌处获得了电子。

  鉴于人们已经了解甲烷鬃毛菌属自身的基因就可以分解二氧化碳,此次研究证实这种微生物是通过的电子转移,最终将空气中的二氧化碳转化为甲烷。

  由于湿地系统是地球上最大的甲烷自然来源,罗塔鲁表示,如果这一人工实验过程能够在湿地环境中成功复制,那么就表明电子的转移可能是自然界生成甲烷的最主要途径。

  她还认为,这一新发现将让我们能够掌握控制甲烷产生的关键能力,如果能够干扰不同微生物菌属间的电子转换联系,那么就能够终止湿地系统的甲烷产生与释放,从而遏制全球变暖。此外,当我们需要清洁能源的时候,也能够通过这一过程将废弃生物材料转化成为天然气。

  她还表示,如果能够进一步深入研究这一自然进程,形成其它类型的甲烷产生方式,那么也许我们就可以重新评估气候变化的模式。她们的这一研究成果发表在了最新一期的《能源与环境科学》杂志上。

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