近日，环境科学与工程学院王曙光团队闫震教授课题组在国际知名综合学术期刊pnas杂志发表了题为“respiration-driven methanotrophic growth of diverse marine methanogens”的文章，发现了海底沉积物来源产甲烷古菌在铁氧化物与腐植酸等电子受体存在条件下可完全逆转产甲烷代谢途径，进行以甲烷作为唯一碳源的生长代谢（食甲烷生长）。文章揭示了截至目前最为严谨的食甲烷生长代谢途径，对于深刻理解影响地球气候的生物地球甲烷循环过程具有重要的科学意义。
厌氧生物圈的产甲烷古菌与甲烷氧化古菌是大气甲烷最主要的“源”与“汇”，二者的产甲烷与食甲烷功能在调控全球甲烷收支平衡与减缓温室效应方面扮演着重要角色。目前，虽然对产甲烷古菌生长代谢机理的认识已较为深入，但甲烷氧化古菌由于生长缓慢、无纯菌分离，严重阻碍了对于食甲烷生长代谢机理的认识。通过分子生态学技术对于甲烷氧化古菌的富集培养物的研究发现，产甲烷生长代谢相关的关键基因在甲烷氧化古菌宏基因组也广泛存在且具有较高的表达丰度，推测食甲烷生长是通过产甲烷代谢的反向途径进行甲烷的利用和转化。
该工作首次发现了与甲烷氧化古菌亲缘关系较近的两株从海底沉积物中分离的模式产甲烷古菌methanosarcina acetivorans与methanococcoides orientis具有以甲烷作为唯一碳源的食甲烷生长代谢功能，该功能需要耦合胞外三价铁或腐植酸的还原，甲烷最终被不完全氧化为乙酸与/或甲酸等产物。通过测定食甲烷生长过程中所积累的生物量、甲烷氧化量、三价铁还原量、乙酸与/或甲酸的生成量，精准计算了m. acetivorans与m. orientis所进行甲烷转化的化学计量数与热力学自由能，并基于m. acetivorans与m. orientis完备的基因组注释信息，合理推断了截至目前最严谨的食甲烷生长代谢途径，进一步证实了长期存在的科学假设，即甲烷厌氧氧化是通过逆转产甲烷代谢途径实现的。该工作不仅建立了研究食甲烷生长代谢分子机制的理想平台，还对于进一步认识由产甲烷古菌与甲烷氧化古菌所介导的影响地球气候的甲烷循环过程具有重要科学价值。
该工作得到了国家自然科学基金委青年项目(22008142)、江苏省自然科学基金青年项目(bk20200232)、山东大学齐鲁青年学者项目的资助。山东大学环境科学与工程学院为第一完成单位，山东大学苏州研究院为第二完成单位。环境学院闫震教授课题组长期从事产甲烷古菌生理生态、甲烷的生物转化技术开发等方向的工作。近年来相关研究成果发表于pnas、nature commun、isme j等国际高水平学术期刊。
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