歐洲科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌能夠在無光照的情況下用自己制造的氧氣來分解甲烷氣體。該發(fā)現(xiàn)表明在植物出現(xiàn)之前細(xì)菌就已開始制造氧氣，補(bǔ)上了地球演化過程中“缺失的一環(huán)”。相關(guān)研究成果發(fā)表在3月25日的《自然》雜志上。
甲烷是一種化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定的氣體，跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等一般不起反應(yīng)。理論上，真核生物在厭氧條件下能夠利用硝酸鹽氧化甲烷，但此前，利用這種反應(yīng)的生物無論是在自然環(huán)境中還是在實(shí)驗(yàn)室中都沒有被發(fā)現(xiàn)，微生物氧化甲烷作用僅被認(rèn)為在氧氣和硫酸鹽條件下才能發(fā)生。直到2006年，荷蘭奈梅亨拉德伯德大學(xué)的馬克·施特魯斯與合作者在對一個微生物群落的研究中才發(fā)現(xiàn)，該微生物群落在*無氧條件下能利用硝酸鹽脫硝作用氧化甲烷。
而現(xiàn)在，該大學(xué)的研究人員和法國以及德國科學(xué)家組成的一個研究小組進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在沒有現(xiàn)成氧氣源，也沒有光照的情況下，細(xì)菌可以將亞硝酸鹽分解為一氧化氮和氧氣，然后用生成的氧氣來分解甲烷獲取能量。
因?yàn)橄鄳?yīng)的微生物的生長極為緩慢，且在微生物群落中只有少量存在，荷蘭研究人員不得不用基因分析的方法——宏基因組方法來對這些微生物進(jìn)行研究。他們先分離出水樣中的基因片段，然后進(jìn)行基因的測序和重構(gòu)。
令研究人員驚訝的是，完整的基因組序列分析表明，還原亞硝酸鹽缺少特定的基因，而且這種細(xì)菌對氧氣有依賴。實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與基因組數(shù)據(jù)有矛盾。為探明細(xì)菌究竟是如何在亞硝酸鹽的幫助下從穩(wěn)定的甲烷氧化中獲取能量的，德國馬克斯-普朗克海洋微生物學(xué)研究所的科學(xué)家亦加入了研究工作。
通過微型傳感器和質(zhì)譜分析，德國科學(xué)家證實(shí)了矛盾的真實(shí)性。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和基因組數(shù)據(jù)，科學(xué)家們認(rèn)為只有當(dāng)細(xì)菌使用特殊途徑生產(chǎn)出氧氣來氧化甲烷才是合適的解釋。不過證明氧氣的生成是一個漫長的任務(wù)，經(jīng)過一年多的努力，凱瑟琳·埃特維希博士終于成功得到了實(shí)驗(yàn)性的證據(jù)：這種微生物可從兩個亞硝酸鹽分子中釋放出一氧化氮和氧氣，甲烷可隨后被氧化。
此前，科學(xué)家們一致認(rèn)為，地球上zui早的產(chǎn)氧光養(yǎng)生物是海藻和藍(lán)藻。它們在大氣層從無氧到有氧的轉(zhuǎn)化過程中起了關(guān)鍵作用。而現(xiàn)在，的研究成果讓科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個新機(jī)制的線索。細(xì)菌在*種植物出現(xiàn)在地球上之前就已經(jīng)存在，細(xì)菌在地球演變過程中的作用將補(bǔ)上地球演化中“缺失的一環(huán)”。同時，由于亞硝酸鹽通過化肥的使用而在淡水農(nóng)業(yè)土壤中大量存在，新的研究結(jié)果也可為肥料在甲烷循環(huán)中的利用提供契機(jī)。
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