天然氣（甲烷）大多由地下微生物生成，此前已知有細菌可將有機物質分解成醋酸和氫氣，以及可從其產物中生成甲烷的古菌。日本國立研究開發法人海洋研究開發機構（JAMSTEC）超先銳研究開發部門超先銳研究開發項目的主任研究員延優、日本國立研究開發法人產業技術綜合研究所（AIST）生物過程研究部門的高級主任研究員加藤創一郎、主任研究員五十嵐健輔，以及地圈資源環境研究部門的主任研究員真弓大介等人的研究團隊，發現了廣泛存在於地下、可將甲酸分解為甲醇的細菌以及可由甲醇生成甲烷的古菌，併由此確定了一種新的甲烷生成途徑。這是全球首次發現可將甲酸轉化為甲醇的細菌。相關研究成果已發表在《Nature》上。
JAMSTEC的主任研究員延優（左）及產綜研的高級主任研究員加藤創一郎（右）（供圖：科學新聞社）
加藤高級主任研究員表示：「利用甲基的古菌普遍存在於地下環境中，可將甲醇轉換成甲烷，但我們此前併不知道作為‘飼料’的甲醇是從哪裡來的」。
研究團隊著眼於廣泛存在於地下等無氧環境中的甲酸。延優主任研究員介紹說：「從地下油田中分離出的一種細菌（Zhaonella formicivorans）雖然具有利用甲酸的基因，但無法單獨利用甲酸實現增殖。這一特性讓我們推測，它或許能將甲酸轉化為甲醇。」
圖1「甲醇生成菌」（左）和「甲基利用古菌」（右）通過甲醇的傳遞生成共生性甲烷的示意圖（供圖：JAMSTEC）
圖2（A）甲醇生成菌（Zhaonella）和甲基利用古菌（Methermicoccus）的共培養生成甲烷試驗。儘管濃度很低，但檢測到了建立伴侶關係所必需的甲醇。（B）甲醇生成菌單獨培養實驗。當甲醇濃度達到約200µM 時，生成停止。（供圖：JAMSTEC）
在培養實驗中，當研究團隊將這種細菌與甲基利用古菌進行共同培養時，確認到了甲酸→甲醇→甲烷的轉化過程。由於高濃度甲醇具有生物毒性，所以實驗中甲醇的濃度被調整在較低的水平。
此外，研究進一步證明了甲醇生成菌有兩條代謝途徑，一條是通過甲醛從甲酸還原為甲醇的途徑，另一條是甲酸→甘胺酸→絲胺酸的代謝途徑，最終生成二氧化碳。
此次發現的甲醇生成菌的基因體資訊或可用於開發將低品位褐煤或枯竭油田殘存的原油轉化為甲烷加以回收利用的技術。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【相關論文】
期刊：Nature
論文：Methanol transfer supports metabolic syntrophy between bacteria and archaea
DOI：10.1038/s41586-024-08491-w
