研究證實新型古菌可以獨立降解石油

石油作為“黑色黃金”，其價值不言而喻。而經過一個多世紀的開采，如今已經出現了大量靠常規手段已經無法有效開采的“老舊”油井。有沒有辦法變廢為寶?利用微生物將石油轉化為天然氣甲烷，就是其中一種路徑。

近日，深圳大學李猛教授團隊取得了突破，首次證實了產甲烷古菌可直接“吃掉”石油產生甲烷(甲烷是天然氣的主要成分)，此為地下枯竭油藏殘余原油的生物氣化開采奠定了科學基礎。據科研團隊成員介紹，未來如能將這種新型古菌應用于我國現存的地下枯竭油藏開采，其所產油氣的總量可相當于再造一個大慶油田。

研究論文在國際頂級期刊《Nature》發表

近日，深圳大學高等研究院李猛教授團隊與農業農村部沼氣科學研究所承磊研究員團隊、德國馬克斯普朗克海洋微生物研究所Gunter Wegener教授團隊合作，在古菌降解長鏈烷烴產甲烷研究方面取得突破性進展，在國際頂尖學術期刊《Nature》發表了題為“Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species”的研究論文。

該研究結合穩定碳同位素標記培養、宏基因組和宏轉錄組測序、高分辨質譜等技術，深入分析了一類新型產甲烷古菌，首次證實了其獨立降解長鏈烷基烴產甲烷的功能。深圳大學高等研究院李猛教授為論文共同通訊作者，團隊成員張翠景副研究員為論文的共同第一作者。

古菌被認為地球最早的生命

說起古菌，也許大家都很陌生。古菌被認為地球最早的生命，古菌的英文名“Archaea”來源于希臘語，是“ancient”古老的意思。也有研究者這樣比喻，如果將地球約46億年的年齡比作一年，那么人類的誕生大約在12月，而生長于熱泉、海底或鹽湖中的古菌則出生于3月。古菌跟細菌并不一樣。研究者是這樣告訴記者：“我們正常認識的細菌是一種桿狀、或者絲狀的形態。但是古菌有的像一片樹葉，有的又像幾個蛋糕，排列組合在一起。”

生命從何處而來，要往何處去?對于生命起源的追問，總是讓人充滿了瑰麗的想象力。古菌，恰恰為人們了解早期生命的起源打開了一扇神秘的窗口。這使古菌引起了很多學者的注意。

而隨著科學的探索不斷深入，科學家發現古菌對現實也有很重要的意義。李猛教授團隊這次的發現，無疑為地下枯竭油藏殘余原油的生物氣化開采奠定了科學基礎。

研究證實新型古菌可以獨立降解石油

利用微生物將石油轉化為天然氣甲烷，是近年來人們追求是一種廉價、清潔的理想開采方式。過去的研究認為，降解石油烴產甲烷的過程由細菌和古菌通過互營代謝完成，具有耗時久、體系不穩定等問題。

該研究通過對勝利油田樣品的長時間富集培養，獲得了一類新型的產甲烷古菌(Candidatus Methanoliparum)。通過熒光原位雜交、穩定碳同位素標記培養、宏基因組和宏轉錄組測序、高分辨質譜等一系列分析結果，證明這類新型的產甲烷古菌可以不與其他微生物合作，繞過復雜過程，直接“吃掉”石油產生甲烷。

該研究證實了該古菌可以獨立降解復雜石油烴產甲烷，并提出了一種新的古菌甲烷產生類型，即長鏈烷烴代謝產甲烷，區別于傳統的氫營養型、乙酸還原型和甲基營養型。

《Nature》期刊認為，這一發現令產甲烷古菌的研究邁出了一大步，無論是對基礎研究，還是未來應用都提供了新的認知。

據研究團隊成員表示，該研究結果拓展了人類對產甲烷古菌的生理代謝功能的認知，完善了碳循環的生物地球化學過程，為地下枯竭油藏殘余原油的生物氣化開采奠定了科學基礎。據初步估算，未來，如能將這種新型古菌應用于我國現存的地下枯竭油藏開采，利用微生物將石油轉化為天然氣甲烷，不僅讓油氣共采成為可能，其所產油氣的總量可相當于再造一個大慶油田，對保障我國能源安全將具有重要意義。

研究得到國家自然科學基金委、廣東省教育廳和深圳市科創委等項目支持。(記者王納 通訊員李世卓)