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海底微生物發電機 吸甲烷救氣候

2015/10/23 — 19:58

Kai Lehmann / flickr

Kai Lehmann / flickr

大海茫茫,海中微生物相比其他海洋生物雖然毫不顯眼,卻是地球命脈的重要一環。

陸地上有足夠氧氣幫助我們「燃燒」食物產生能量進行有氧呼吸 (Aerobic Respiration) 。不過,海床深處的微生物並沒有足夠氧氣讓它們產生能量,無氧甲烷古菌 (anaerobic methanotrophic archaea) 和硫酸鹽還原細菌 (sulfate-reducing bacteria) 等就要改以分解甲烷 (Methane) 來維持生命。當非化石的有機物質經過厭氧腐爛時,會產生富含甲烷的氣體,這種溫室氣體亦是天然氣的主要成份,其吸熱能力比二氧化碳 (CO2) 還要高出 20 倍,一旦大量釋放到大氣中定會加速全球氣候暖化問題。幸而,正正是古菌和細菌的特性,可以減少海洋內的甲烷釋放到大氣中。

科學家一直都未清楚古菌和細菌如何合作分解甲烷。不過,最近兩個分別在《自然》發表的研究或可解開背後的原理。

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要對抗氣候就要依賴它們——有份參於研究的 Antje Boetius 稱。

Antje Boetius 的隊伍發現,細菌會長出納米線 (Nanowire) 連向古菌,方便古菌在分解甲烷時將釋出的電子經納米線轉到細菌上。細菌就可以將收集到的電子加入到硫酸鹽 (sulfate) ,從中產生出三磷酸腺苷 (ATP),為生物。他們指納米線須要利用電子顯微鏡才可以觀察到; 最特別是可以令兩種微生物緊緊連繫在一起,不易分拆開。雖然 Orphan 的研究隊伍未能找到類似結構,他們也成功排除了兩種菌只經環境傳送電流的可能性。

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除了因為只靠單一物種難以做到類似效果,它們唇齒相依的合作關系更可以增加兩者的競爭力,因為依靠納米線傳送電子會令微生物生長速度比間接傳送更快。不過,最重要就是這兩種肉眼見不到的微生物,默默地控制著大海裡的甲烷釋放量,令你我和其他萬物生存在這藍地球的重要原因之一。

報告:

  1. McGlynn, S., Chadwick, G., Kempes, C. & Orphan, V. (2015). Single cell activity reveals direct electron transfer in methanotrophic consortia, Nature, 526, 531–535, DOI: 10.1038/nature15512

  2. Wegener, G., Krukenberg, V., Riedel, D., Tegetmeyer, H., & Boetius, A. (2015). Intercellular wiring enables electron transfer between methanotrophic archaea and bacteria, Nature, 526, 587-590, DOI: 10.1038/nature15733

原文:
New Scientist, Seabed superorganism uses electricity to lock up greenhouse gas, 21 October 2015

文/eh

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