近日，微生物海洋學實驗室在國際微生物生態學會會刊The ISME Journal上發表了研究文章《Methanotrophic archaea possessing diverging methane oxidizing and electron transporting pathways》，對厭氧甲烷氧化菌的多種電子傳遞途徑進行闡述，證實了厭氧甲烷氧化具有遵循產甲烷過程的逆反應的生物學基礎。

       厭氧甲烷氧化過程（AOM, anaerobic oxidation of methane）每年消耗全球海洋中甲烷年產量的85%，是控製海洋中甲烷釋放的關鍵步驟，直接影響著全球的氣候變化。同時，AOM過程中標準吉布斯自由能理論計算值只有-16.6kJ/mol CH4，接近生物可利用的能量極限🏌🏿‍♀️👩🏻‍🦽，是一個典型的深海極端環境中的低能量生物過程。在這一過程中起關鍵作用的微生物是一類暫命名為厭氧甲烷氧化菌的古菌（ANME, anaerobic methanotrophic archaea）。ANME生長緩慢，代增時間長達幾個月👶🏻，目前全世界尚沒有實驗室能獲得ANME的純培養。微生物海洋學實驗室采用自主設計研發的深海冷泉模擬及低溫高壓微生物培養系統（目前已知的唯一一套正在運轉的長周期氣液混合高壓流動培養系統）對海洋泥火山環境樣本進行了長達三年的富集培養🧑🏼‍💼，得到了ANME-2的富集物。通過進一步的宏基因組、宏轉錄組、單細胞團分選和基因組測序分析發現甲烷產生途徑中的所有關鍵7步酶的基因在ANME-2體內都存在並表達。同時，對ANME-2的能量代謝途徑分析發現ANME-2細胞內不存在經典的氫酶🍜，但是有Fpo，Hdr，Cytochrome C，Rnf等多種電子傳遞途徑關鍵酶的基因表達👨🏿‍⚖️，表明其能量代謝的多樣性。該項研究從化學反應🕵️‍♂️、基因組學和轉錄組學等多角度同時證實了厭氧甲烷氧化是甲烷產生的逆反應，並證明ANME-2進化出多樣化的能量代謝機製以適應低能量環境並快速應對環境變化。

       本工作將極大地推動對AOM這一海洋碳循環中關鍵生物過程的研究🍼，對深入理解低能量環境中的生物過程以及生物對低能量環境的適應性機製做出貢獻；同時也為生命起源與早期地球環境演化研究提供了現代生物學依據。EON体育4微生物海洋學實驗室在該研究項目中綜合利用了生物工程和分子生物學技術，聯合了比利時根特大學、德國不萊梅大學和復旦大學等國際研究小組協同攻關。該研究得到了國家重點基礎研究發展計劃項目(2011CB808800 )，國家自然科學基金項目（91228201🧔🏿‍♂️，31290232），以及“863”項目(2012AA092103-2)的支持。

文章鏈接：http://www.nature.com/doifinder/10.1038/ismej.2013.212