深海微生物发现以乙烷为食-机制是可逆的

在墨西哥湾潜水：借助潜水ALVIN，不来梅的研究人员得以到达海底。他们在那里用ALVIN的抓斗从海底收集沉积岩心。由硫氧化细菌制成的白色橙色微生物垫指示出热气孔，其中释放出大量甲烷和其他富含能量的化合物。

研究人员发现以乙烷为食并在实验室中生长的深海微生物。特别令人兴奋的是：它们分解乙烷的机理是可逆的。

与仅消化蛋白质，碳水化合物和脂肪的动物不同，微生物还以多种其他有机化合物为食。甚至天然气也不能阻止它们。来自不来梅的研究人员现在已经在深海中发现了一种以乙烷为食的微生物，其含量高达15％，是天然气中第二大最常见的成分。

极端生活

由马克斯·普朗克海洋微生物研究所的Gunter Wegener领导的研究小组与其他研究所的研究人员合作，在加利福尼亚湾2000米水深的瓜伊马斯盆地海底发现了以前未知的微生物。韦格纳说：“瓜伊马斯盆地是一个充满新物种的天然实验室。”负责这种非同寻常的活动的是从海底涌出的热流体，它们吸引了许多不同的物种。今天，我们已经在这个栖息地发现了许多生物。

乙烷分解剂嗜热嗜热木霉（Ethanoperedens thermophilum）（红色）及其伴侣细菌Desulfofervidus auxilii（绿色）的激光扫描显微图像。为了鉴定和可视化，用荧光标记的基因探针对生物进行特异性染色。白色条对应于10μ m。在实验室中，财团的直径可μ达100 m。

团队合作中的天然气降解

丙烷或丁烷等某些天然气成分可以单独被细菌分解。但是，为了降解天然气的主要成分（甲烷和乙烷），根据目前的研究状况，需要两种不同的生物，它们形成了一个所谓的财团：分解天然气的古细菌和细菌将在此过程中释放的电子与硫酸盐（海洋中的丰富化合物）耦合。到目前为止，在实验室中研究财团的生化过程一直是极富挑战性的：这些生物生长非常缓慢，并且每隔几个月就会脱落一次。因此，总是很少有生物质可用。

实验室文化的第一次

这与现在发现的乙烷生产商不同：马克斯·普朗克海洋微生物研究所博士生，该研究的第一作者塞德里克·哈恩（Cedric Hahn）说：“这些财团的增长速度更快。”细胞每周增加一倍。“实验室的文化使我很忙。但是通过这种方式，我们现在有足够的生物量用于广泛的分析。例如，我们能够确定乙烷降解中的关键细胞间中间体。另外，我们在这项研究中展示了天然气降解古细菌的第一个完整基因组。”

新发现的古细菌被命名为嗜热嗜热菌，意为“嗜热的食乙烷者”。其伙伴细菌是其他财团所熟悉的。自发现第一个甲烷咀嚼财团以来，卡特琳·科尼特尔一直致力于该主题。他说：“我们已经在许多深海喷口发现了这些古细菌的基因序列。现在我们终于了解了它们的功能。”

塞德里克·哈恩（Cedric Hahn）和甘特·韦格纳（Gunter Wegener）在潜水ALVIN的前面，通过它们，他们可以将自己的研究区域探入海面以下2,000米的地方。Wegener已经在那儿进行了3次pe之旅，以获取博士学位。学生哈恩（Hahn）这是首映式。

古细菌也可以将二氧化碳转化为乙烷

研究人员还发现了其他一些东西：该微生物的乙烷降解是可逆的。因此，Ethanoperedens的亲戚可以从二氧化碳中生产乙烷。对于生物技术应用而言，这是非常有趣的。Wegener的小组现在正在寻找这种生物。此外，他们与同事合作，旨在将产生甲烷的微生物转化为乙烷生产商。“我们尚未准备好了解乙烷降解所涉及的所有步骤，”完成了丁烷气体降解古细菌研究的博士学位的拉斐尔·拉索·佩雷斯（Rafael LasoPérez）说。“我们目前正在调查Ethanoperedenscan如何如此有效地工作。如果我们了解它的窍门，我们可以在实验室中培养新的古细菌，这些古细菌可用于获取当前必须从天然气中提取的资源。”

这样，此处描述的微生物对于全球碳循环和大气中二氧化碳浓度的上升具有两种重要意义：一方面，他们在深海中使用乙烷，从而防止了这种气体进入大气。另一方面，它们可以为行业提供减少碳排放的解决方案。“这还有很长的路要走，”韦格纳说。“但是我们正在进行研究。我们肯定知道的一件事：我们不应该低估海洋上最小的居民！”

参考：塞德里克·贾斯珀·哈恩（Cedric Jasper Hahn），拉斐尔·拉索·佩雷斯（RafaelLaso-Pérez），弗朗西斯卡·武尔卡诺（Francesca Vulcano），康斯坦丁诺斯·马里奥斯·瓦齐乌拉基斯（Konstantinos-Marios Vaziourakis），鲁纳·斯托克（Runar Stokke），伊达·海伦妮·斯汀（Ida Helene Steen），安德烈亚斯·安妮（Andrea Manuel） Liebeke，Rudolf Amann，Katrin Knittel和Gunter Wegener，2020年4月21日，mBio.DOI：
10.1128 / mBio.00600-20