Het decoderen van "donkere materie"? De ontdekking van een nieuw type methanogene Archaea

Onlangs heeft het anaerobe microbiële innovatieteam van het Biogas Science Research Institute van het Ministerie van Landbouw en Plattelandszaken (hierna te noemen "Biogas Science Institute"), in samenwerking met de Universiteit van Wageningen in Nederland en andere instellingen, ontdekt en geïsoleerd en gecultiveerd een nieuw type methanogene archaea. De relevante resultaten zijn gepubliceerd in Nature.

Methanogene archaea zijn een van de oudste levensvormen op aarde en verschenen ongeveer 3,46 miljard jaar geleden op aarde. Methanogene archaea spelen een belangrijke rol in het huidige natuurlijke ecosysteem van de aarde. Methanogene archaea dragen bijvoorbeeld 70% bij aan de wereldwijde methaanemissies. Methaan is na het grootste broeikasgas het tweede grootste broeikasgaskoolstofdioxide, en het verwarmende effect is 28 keer zo groot als dat vankoolstofdioxide, goed voor 20% van het mondiale broeikaseffect. Bovendien nemen methanogene archaea deel aan het proces van het omzetten van ondergronds organisch materiaal inmethaanEnkoolstofdioxideen een sleutelrol spelen in de mondiale koolstofcyclus. Methanogene archaea zijn verantwoordelijk voor het jaarlijks vastleggen van 2% van de koolstof in de wereld.

De traditionele opvatting is dat methanogene archaea behoren tot de phylum Euryarchaeota in het Archaea-domein. De afgelopen jaren heeft de academische gemeenschap op basis van fundamenteel onderzoek voorgesteld dat niet-Erythroarchaeota methanogene archaea wijd verspreid zijn in de natuur, en gespeculeerd dat naastmethaan producerenhebben deze nieuwe archaea ook het potentieel voor niet-methaanmetabolisme zoals fermentatiegroei en zwaveloxidatie.

“Methanogene archaea zijn een soort micro-organismen die groeien door methaan te produceren om energie te verkrijgen, maar als ze ook niet-methaanmetabolische capaciteiten zoals fermentatiegroei en zwaveloxidatie, de rol van methanogene archaea in de mondiale elementencyclus zal veranderen”, zegt Cheng Lei, de corresponderende auteur van het artikel en hoofdwetenschapper van het anaerobe microbiële innovatieteam van het Institute of Biodiversity. tot nu toe bevinden deze archaea zich in een staat van "donkere materie" en is er geen sprake van zuivere cultuur, dus deze opvatting is niet bevestigd door onderzoek.

De toestand van "donkere materie" verwijst naar het feit dat wetenschappers het genoom van archaea hebben verkregen door middel van sequencing-technologie, maar de aanwezigheid van genen betekent niet dat ze tot expressie zullen komen, dat wil zeggen dat ze niet noodzakelijkerwijs in de omgeving werken. Om dit standpunt te bevestigen, is het daarom noodzakelijk om de archaea te scheiden, een enkele stam te verkrijgen, dat wil zeggen een zuivere cultuur, en vervolgens fysiologische functie-experimenten uit te voeren om de genexpressie ervan te verifiëren.

Volgens Dong Xiuzhu, een onderzoeker aan het Instituut voor Microbiologie, Chinese Academie van Wetenschappen, rapporteert deze studie de eerste nieuwe evolutionaire groep van methanogene archaea die niet tot de traditionele behoort, waardoor de reikwijdte van methanogene archaea wordt uitgebreid. Bovendien is dit type archaea, dat methaan produceert door methylstoffen te reduceren met waterstof en hun metabolische routes, wijd verspreid in zuurstofarme ondergrondse omgevingen over de hele wereld, wat aangeeft dat ze een belangrijke bijdrage leveren aan de mondiale klimaatverandering.methaanuitstoot.