海底微生物發電機　吸甲烷救氣候

立場新聞 2015/10/23 18:31

    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。

    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。
    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