第九届青年地学论坛

甲烷是重要的潜在能源和温室气体，甲烷的产生和消耗（氧化）是自然界碳元素循环的最重要环节之一，极大地影响和调节了地球气候/温度。自然界中甲烷的产生和氧化主要在无氧环境中由属于原核微生物的古菌来完成，而有氧环境下的生物氧化主要由细菌完成。已有的研究认为厌氧甲烷代谢反应只集中在广古菌门古菌中，具有特异的利用甲基辅酶M还原酶（MCR）为关键酶的代谢途径，而细菌主要由甲烷单加氧酶（PMO）进行甲烷的有氧氧化。近期，除了广古菌门古菌，MCR还被发现存在于少量其他古菌门Bathyarchaeota和Verstraetearchaeota中，具体功能尚不明确。该研究通过收集和整理全球公共数据库中的环境宏基因组和本研究小组得到的南海冷泉区沉积物宏基因组，系统调查研究了MCR的分布特征并分析对应古菌的代谢潜能。研究发现具有烷烃厌氧代谢潜能的古菌在古菌域广泛分布，暗示烷烃产生/氧化反应是古菌和早期生命的基本特征。通过构建系统发育树和分子钟推算，发现部分甲烷代谢古菌和细菌的分化与大氧化事件及地球板块构造相关，说明地球表面氧气的产生影响了微生物甲烷代谢过程的分化，进而有可能影响到碳元素的地球化学循环。

甲烷,演化,地球历史