新研究揭示海洋中甲烷的神秘來源

光合細(xì)菌 Photosynthetic Bacteria PSB

2016年11月17日,美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所(WHOI)發(fā)布消息稱其新研究發(fā)現(xiàn)海洋中的CH4來源于海洋微生物對(duì)多糖的分解,該結(jié)論有望打破“海洋CH4悖論”。研究成果發(fā)表在2016年11月《自然·地球科學(xué)》期刊。

光合細(xì)菌 Photosynthetic Bacteria PSB
光合細(xì)菌 Photosynthetic Bacteria PSB

幾十年以來,海洋化學(xué)家面臨著一個(gè)難以理解的悖論:全球海洋表面的溫室氣體CH4含量飽和,然而大多數(shù)能產(chǎn)生氣體的微生物在富氧的海洋表面水域是不能生存的,那么海洋表面飽和的CH4從哪兒來?該難題被稱為“海洋CH4悖論”,WHOI的一項(xiàng)新研究有望打破該悖論。

研究指出海洋大部分的溶解有機(jī)質(zhì)由上層海洋中的光合細(xì)菌產(chǎn)生的長(zhǎng)鏈糖分子組成,研究人員發(fā)現(xiàn)了該多糖中隱藏有能夠被細(xì)菌分解產(chǎn)生CH4的碳原子和磷原子對(duì)(C-P鍵),從而海洋中的細(xì)菌能從這些多糖的分子結(jié)構(gòu)中分解開C-P鍵,同時(shí)釋放出副產(chǎn)物CH4、乙烯和丙烯,其中大部分CH4會(huì)流竄到大氣中。

研究成果描述了在海洋環(huán)境中微生物參與產(chǎn)生CH4的全新的途徑,與已知途徑明顯不同。他們以海洋微生物對(duì)甲基磷酸酯中的C-P鍵分解產(chǎn)生CH4為靈感,在海洋表層發(fā)現(xiàn)了類似甲基磷酸鹽C-P鍵結(jié)構(gòu)的多糖,而這些多糖就來自于溶解有機(jī)質(zhì)。因此他們確認(rèn)了海洋中的細(xì)菌能夠?qū)﹄[藏在多糖中的C-P鍵進(jìn)行分解進(jìn)而產(chǎn)生CH4。研究人員進(jìn)一步分析了可以分解C-P鍵細(xì)菌的在編基因,并且確認(rèn)了該基因處于活躍狀態(tài),為研究此類細(xì)菌奠定了基礎(chǔ)。

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