天然气（甲烷）大多由地下微生物生成，此前已知有细菌可将有机物分解成醋酸和氢气，以及可从其产物中生成甲烷的古菌。日本国立研究开发法人海洋研究开发机构（JAMSTEC）超先锐研究开发部门超先锐研究开发项目的主任研究员延优、日本国立研究开发法人产业技术综合研究所（AIST）生物过程研究部门的高级主任研究员加藤创一郎、主任研究员五十岚健辅，以及地圈资源环境研究部门的主任研究员真弓大介等人的研究团队，发现了广泛存在于地下、可将甲酸分解为甲醇的细菌以及可由甲醇生成甲烷的古菌，并由此确定了一种新的甲烷生成途径。这是全球首次发现可将甲酸转化为甲醇的细菌。相关研究成果已发表在《Nature》上。
JAMSTEC的主任研究员延优（左）及产综研的高级主任研究员加藤创一郎（右）（供图：科学新闻社）
加藤高级主任研究员表示：“利用甲基的古菌普遍存在于地下环境中，可将甲醇转换成甲烷，但我们此前并不知道作为‘饲料’的甲醇是从哪里来的”。
研究团队着眼于广泛存在于地下等无氧环境中的甲酸。延优主任研究员介绍说：“从地下油田中分离出的一种细菌（Zhaonella formicivorans）虽然具有利用甲酸的基因，但无法单独利用甲酸实现增殖。这一特性让我们推测，它或许能将甲酸转化为甲醇。”
图1“甲醇生成菌”（左）和“甲基利用古菌”（右）通过甲醇的传递生成共生性甲烷的示意图（供图：JAMSTEC）
图2（A）甲醇生成菌（Zhaonella）和甲基利用古菌（Methermicoccus）的共培养生成甲烷试验。尽管浓度很低，但检测到了建立共生关系所必需的甲醇。（B）甲醇生成菌单独培养实验。当甲醇浓度达到约200µM 时，生成停止。（供图：JAMSTEC）
在培养实验中，当研究团队将这种细菌与甲基利用古菌进行共同培养时，确认到了甲酸→甲醇→甲烷的转化过程。由于高浓度甲醇具有生物毒性，所以实验中甲醇的浓度被调整在较低的水平。
此外，研究进一步证明了甲醇生成菌有两条代谢途径，一条是通过甲醛从甲酸还原为甲醇的途径，另一条是甲酸→甘氨酸→丝氨酸的代谢途径，最终生成二氧化碳。
此次发现的甲醇生成菌的基因组信息或可用于开发将低品位褐煤或枯竭油田残存的原油转化为甲烷加以回收利用的技术。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【相关论文】
期刊：Nature
论文：Methanol transfer supports metabolic syntrophy between bacteria and archaea
DOI：10.1038/s41586-024-08491-w
