近日，蘭州大學泛第三極環(huán)境中心生物地球化學循環(huán)團隊的劉鵬飛教授與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學研究所承磊研究員團隊、深圳大學高等研究院李猛教授團隊、德國馬普海洋微生物研究所甘特·韋格納(Gunter Wegener)教授團隊深度合作，首次證實了古菌Ca.Methanoliparia具有獨立降解烷烴產(chǎn)甲烷的能力。

石油是一種重要的能源物質(zhì)和工業(yè)生產(chǎn)原料，而經(jīng)過一個多世紀的開采，出現(xiàn)了大量的“老舊”油井，常規(guī)的開采手段已經(jīng)無法有效高效進行原油開采。

1999年，科學家在《科學》雜志上發(fā)表文章，證實在無氧的條件下，原油中的細菌和古菌合作，可以將復雜的石油化合物(主要是烷烴類化合物)轉(zhuǎn)化為甲烷?；谶@一發(fā)現(xiàn)及后續(xù)研究，科學家提出了一種基于厭氧微生物的，廉價、清潔的微生物開采技術——“原油生物氣化”技術，希望通過微生物的作用，將深部油藏中難以開采的石油轉(zhuǎn)化為天然氣，實現(xiàn)殘余原油的再次開采。然而既往的研究表明，降解石油產(chǎn)甲烷的過程由細菌和古菌通過合作的方式完成，耗時久且體系不穩(wěn)定，難以實現(xiàn)工程化運用。

伴隨微生物生態(tài)學技術的發(fā)展，微生物學家已經(jīng)能夠在不分離微生物的情況下，獲得微生物的基因組，解析其可能驅(qū)動的生物地球化學循環(huán)過程。2019年，德國馬普海洋微生物研究所的科學家發(fā)現(xiàn)，一種新的古細菌Ca.Methanoliparia可能具有獨立降解長鏈烷基烴產(chǎn)甲烷的能力，但相關研究僅停留在假設階段。

此次中外研究團隊的合作研究，通過生理培養(yǎng)實驗結(jié)合宏基因組學、宏轉(zhuǎn)錄組學和代謝組學，證實了該古菌可以獨立降解長鏈烷基烴產(chǎn)甲烷，并提出第五種古菌甲烷產(chǎn)生代謝途徑，即長鏈烷烴代謝產(chǎn)甲烷。

研究還揭示了產(chǎn)甲烷古菌在地球深部厭氧碳循環(huán)中的重要性存在被低估的可能性。與傳統(tǒng)的基于細菌和古菌合作的石油烴降解產(chǎn)甲烷系統(tǒng)相比，以單一古菌為主的石油烴降解體系石油烴降解速率更快，轉(zhuǎn)化周期遠小于已有報道，該研究為實現(xiàn)原油生物產(chǎn)甲烷提供了科學基礎。不僅如此，該研究也為其他極端厭氧環(huán)境的碳循環(huán)過程研究帶來了新啟示。

(記者頡滿斌)