研究證實(shí)新型古菌可以獨(dú)立降解石油

石油作為“黑色黃金”，其價值不言而喻。而經(jīng)過一個多世紀(jì)的開采，如今已經(jīng)出現(xiàn)了大量靠常規(guī)手段已經(jīng)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(zhuǎn)化為天然氣甲烷，就是其中一種路徑。

近日，深圳大學(xué)李猛教授團(tuán)隊(duì)取得了突破，首次證實(shí)了產(chǎn)甲烷古菌可直接“吃掉”石油產(chǎn)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(xué)基礎(chǔ)。據(jù)科研團(tuán)隊(duì)成員介紹，未來如能將這種新型古菌應(yīng)用于我國現(xiàn)存的地下枯竭油藏開采，其所產(chǎn)油氣的總量可相當(dāng)于再造一個大慶油田。

研究論文在國際頂級期刊《Nature》發(fā)表

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，在古菌降解長鏈烷烴產(chǎn)甲烷研究方面取得突破性進(jìn)展，在國際頂尖學(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)錄組測序、高分辨質(zhì)譜等技術(shù)，深入分析了一類新型產(chǎn)甲烷古菌，首次證實(shí)了其獨(dú)立降解長鏈烷基烴產(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。

古菌被認(rèn)為地球最早的生命

說起古菌，也許大家都很陌生。古菌被認(rèn)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(xì)菌并不一樣。研究者是這樣告訴記者：“我們正常認(rèn)識的細(xì)菌是一種桿狀、或者絲狀的形態(tài)。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(xué)者的注意。

而隨著科學(xué)的探索不斷深入，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)古菌對現(xiàn)實(shí)也有很重要的意義。李猛教授團(tuán)隊(duì)這次的發(fā)現(xiàn)，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(xué)基礎(chǔ)。

研究證實(shí)新型古菌可以獨(dú)立降解石油

利用微生物將石油轉(zhuǎn)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(rèn)為，降解石油烴產(chǎn)甲烷的過程由細(xì)菌和古菌通過互營代謝完成，具有耗時久、體系不穩(wěn)定等問題。

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

該研究證實(shí)了該古菌可以獨(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)生類型，即長鏈烷烴代謝產(chǎn)甲烷，區(qū)別于傳統(tǒng)的氫營養(yǎng)型、乙酸還原型和甲基營養(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，無論是對基礎(chǔ)研究，還是未來應(yīng)用都提供了新的認(rèn)知。

據(jù)研究團(tuán)隊(duì)成員表示，該研究結(jié)果拓展了人類對產(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)過程，為地下枯竭油藏殘余原油的生物氣化開采奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。據(jù)初步估算，未來，如能將這種新型古菌應(yīng)用于我國現(xiàn)存的地下枯竭油藏開采，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(xué)基金委、廣東省教育廳和深圳市科創(chuàng)委等項(xiàng)目支持。(記者王納 通訊員李世卓)