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(guī)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(fā)表

近日，深圳大學高等研究院李猛教授團隊與農業(yè)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(fā)表了題為“Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species”的研究論文。

該研究結合穩(wěn)定碳同位素標記培養(yǎng)、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(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者的注意。

而隨著科學的探索不斷深入，科學家發(fā)現古菌對現實也有很重要的意義。李猛教授團隊這次的發(fā)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(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甲烷古菌(Candidatus Methanoliparum)。通過熒光原位雜交、穩(wěn)定碳同位素標記培養(yǎng)、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(qū)別于傳統的氫營養(yǎng)型、乙酸還原型和甲基營養(yǎng)型。

《Nature》期刊認為，這一發(fā)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(huán)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(chuàng)委等項目支持。(記者王納 通訊員李世卓)