美专家发现细菌生成甲烷的关键机制

甲烷细菌是能够产生可燃气体甲烷的一种微生物。美国斯坦福大学的科学家日前发现了这种细菌在制造甲烷时吸取电子、代谢二氧化碳的关键机制。这一成果有望为建立“微生物工厂”，生产可再生生物燃料提供新途径。

作为沼气的主要成分，甲烷是供暖和发电的重要燃料。甲烷细菌通常生活在沉积物和污泥中，那里的有机物分解或细菌发酵会产生氢和其他分子。甲烷细菌能借助这些氢及其他物质分子吸取电子，进而用电子与周边环境的二氧化碳发生代谢反应，维持自身生命。在这一代谢过程中会生成甲烷。

长期以来，科学界一直在研究上述电子是如何被甲烷细菌吸取的。斯坦福大学若热·多伊茨曼和同事在新一期美国期刊《微生物学》上报告说，他们发现甲烷细菌所合成的氢化酶对其吸取电子、生成甲烷至关重要。

在实验中，研究人员把甲烷细菌及其培养物放在烧瓶中，通过石墨电极向烧瓶中稳定提供电子，并注入二氧化碳气体。结果烧瓶内生成了甲烷气体，证明甲烷细菌吸取了电子，并代谢二氧化碳。但研究人员同时还发现有氢气产生。

研究人员在相同条件下重复实验，所不同的是将甲烷细菌菌株作了基因改造，使其不能自行合成氢化酶。结果甲烷气体的生成大为减少，证实氢化酶对甲烷细菌吸取电子发挥了重要作用。

此后开展的进一步研究证实，上述氢化酶会吸附在电极表面并发生反应，在产生氢气的同时，直接从电极表面吸收电子，进而将电子输送给甲烷细菌，供其代谢二氧化碳并生成甲烷。

研究人员表示，上述发现有助于科学家制造出高性能电极，供某些微生物合成可再生的生物燃料。此外，开发大型“生物反应堆”，让甲烷细菌把空气中的二氧化碳和由电极提供的电子转化为甲烷，是一个碳排放为零的过程，在保护生态方面具有重要意义。