Nature | 沼科所/基因组所承磊团队发现古菌独立产甲烷新途径

甲烷是沼气和地下天然气的主要成分。传统观点认为，古菌无法直接利用复杂有机物产生甲烷，而是需要多种微生物分工协作才能完成，但承磊团队的最新发现打破了这一观点。

10月21日，农业农村部成都沼气科学研究所/中国农科院基因组所（大鹏湾实验室）承磊团队与北京大学陆雅海教授团队合作，在《自然（Nature）》上在线发表题为“A single archaeon couples long-chain fatty acid oxidation to methanogenesis”的研究论文。该研究发现了古菌独立产甲烷的新途径，并将其命名为脂基型产甲烷途径，首次在生理水平证实古菌能独立降解大分子有机物厌氧并生成甲烷。该研究丰富了全球碳素生物地球化学循环机制，重塑古菌碳代谢认知，为厌氧生物制造提供了新的底盘微生物。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-11207-x

甲烷既是重要能源物质，也是全球碳循环中的关键一环。长期以来，复杂有机物在厌氧环境中转化为甲烷，被认为必须由细菌与产甲烷古菌分工协作完成：细菌先分解脂肪酸等有机物，古菌再利用生成的小分子物质产生甲烷。单一古菌能否独立承担这一过程，始终缺少纯培养条件下的直接证据。

为此，科研团队运用自主建立的“鸡尾酒”定向分离新方法，从油田环境样品中分离获得了一种能够利用中长链脂肪酸产生甲烷的古菌。由于这类微生物生长缓慢，且环境样品中往往混有多种微生物，研究人员通过定向分离慢生长微生物的新思路和“鸡尾酒”法分离策略，采用多种培养条件反复筛选，成功分离得到嗜热古菌新种Methanoglobus dolicholipophagus AA75。

研究发现，这种古菌能够独立完成中长链脂肪酸的转化并生成甲烷，无需依赖其他微生物协作。这一发现为此前来自理论计算、环境样品分析和富集培养的推测提供了纯培养条件下的直接证据，突破了复杂有机物降解产甲烷必须由多种微生物协作完成的传统认识。

研究还发现，该古菌利用脂肪酸产生的甲烷，其碳信号与传统认识中生物成因甲烷的特征并不完全一致，部分接近通常被视为由高温地质作用形成的天然气。这提示，对地下天然气来源的判断不能仅依赖单一指标，而应结合多方面证据综合分析。该研究拓展了人们对自然界碳循环和甲烷形成方式的理解，也为利用有机废弃物开展厌氧生物制造提供了新的微生物资源。

扫描电子显微镜下的古菌

脂基型产甲烷途径

农业农村部成都沼气科学研究所助理研究员易悦、硕士生曹佐蓉（已毕业）、特聘研究员巫可佳、博士后丁恒武和博士生付琳为论文共同第一作者，农业农村部成都沼气科学研究所/基因组所（大鹏湾实验室）承磊研究员和北京大学陆雅海教授为论文共同通讯作者。

该研究获得国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程和四川省科技创新群体等项目的资助。