ถอดรหัส "สสารมืด"? การค้นพบอาร์เคีย Methanogenic ชนิดใหม่

เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมนวัตกรรมจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนของสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์ก๊าซชีวภาพของกระทรวงเกษตรและกิจการชนบท (ต่อไปนี้จะเรียกว่า "สถาบันวิทยาศาสตร์ก๊าซชีวภาพ") ร่วมกับมหาวิทยาลัย Wageningen ในประเทศเนเธอร์แลนด์ และสถาบันอื่นๆ ค้นพบและแยกและเพาะปลูก อาร์เคียที่เกิดจากก๊าซมีเทนชนิดใหม่ ผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องถูกเผยแพร่ใน Nature

Methanogenic Archaea เป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดในโลก ปรากฏบนโลกเมื่อประมาณ 3.46 พันล้านปีก่อน Methanogenic Archaea มีบทบาทสำคัญในระบบนิเวศทางธรรมชาติของโลกในปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น อาร์เคียที่เกิดจากก๊าซมีเทนมีส่วนทำให้เกิดการปล่อยก๊าซมีเทนถึง 70% ทั่วโลก มีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ใหญ่เป็นอันดับสองรองจากคาร์บอนไดออกไซด์และเอฟเฟกต์การอุ่นของมันคือ 28 เท่าของคาร์บอนไดออกไซด์คิดเป็น 20% ของภาวะเรือนกระจกทั่วโลก นอกจากนี้ methanogenic archaea ยังมีส่วนร่วมในกระบวนการแปลงอินทรียวัตถุใต้ดินให้เป็นมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์และมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรคาร์บอนโลก Methanogenic Archaea มีหน้าที่แก้ไขคาร์บอน 2% ของโลกทุกปี

มุมมองแบบดั้งเดิมคืออาร์เคียที่เกิดจากก๊าซมีเทนอยู่ในไฟลัม Euryarchaeota ในโดเมนอาร์เคีย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จากการวิจัยขั้นพื้นฐาน ชุมชนวิชาการได้เสนอว่าอาร์เคียที่สร้างก๊าซมีเทนที่ไม่ใช่ Erythroarchaeota มีการกระจายอย่างกว้างขวางในธรรมชาติ และคาดการณ์ว่านอกเหนือจากผลิตมีเทนอาร์เคียชนิดใหม่เหล่านี้ยังมีศักยภาพในการไม่มีเทนเมแทบอลิซึมเช่นการเจริญเติบโตของการหมักและการเกิดออกซิเดชันของซัลเฟอร์

“Methanogenic Archaea เป็นจุลินทรีย์ชนิดหนึ่งที่เจริญเติบโตโดยการผลิตมีเทนเพื่อให้ได้พลังงาน แต่ถ้าพวกมันไม่มี-มีเทนความสามารถในการเผาผลาญ เช่น การเจริญเติบโตของการหมักและการเกิดออกซิเดชันของซัลเฟอร์ บทบาทของอาร์เคียที่มีก๊าซมีเทนในวงจรองค์ประกอบทั่วโลกจะเปลี่ยนไป" เฉิงเล่ย ผู้เขียนรายงานที่เกี่ยวข้องและหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของทีมนวัตกรรมจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนของสถาบันความหลากหลายทางชีวภาพ กล่าว ไกลออกไป อาร์เคียเหล่านี้อยู่ในสถานะ "สสารมืด" และไม่มีวัฒนธรรมที่บริสุทธิ์ ดังนั้นมุมมองนี้จึงไม่ได้รับการยืนยันจากการวิจัย

สถานะ "สสารมืด" หมายถึงความจริงที่ว่านักวิทยาศาสตร์ได้รับจีโนมของอาร์เคียผ่านเทคโนโลยีการหาลำดับ แต่การมีอยู่ของยีนไม่ได้หมายความว่าพวกมันจะถูกแสดงออก กล่าวคือ พวกมันอาจไม่จำเป็นต้องทำงานในสิ่งแวดล้อม ดังนั้นเพื่อยืนยันมุมมองนี้จึงจำเป็นต้องแยกอาร์เคียออกให้ได้สายพันธุ์เดียวนั่นคือวัฒนธรรมที่บริสุทธิ์จากนั้นจึงทำการทดลองการทำงานทางสรีรวิทยาเพื่อตรวจสอบการแสดงออกของยีน

ตามความคิดเห็นของ Dong Xiuzhu นักวิจัยจากสถาบันจุลชีววิทยา สถาบันวิทยาศาสตร์จีน การศึกษานี้รายงานกลุ่มวิวัฒนาการใหม่กลุ่มแรกของอาร์เคียที่เกิดจากก๊าซมีเทนซึ่งไม่ได้อยู่ในกลุ่มดั้งเดิม ซึ่งเป็นการขยายขอบเขตของอาร์เคียที่มีก๊าซมีเทน นอกจากนี้ อาร์เคียประเภทนี้ที่ผลิตมีเธนโดยการลดสารเมทิลด้วยไฮโดรเจนและเส้นทางการเผาผลาญของพวกมันนั้นมีการกระจายอย่างกว้างขวางในสภาพแวดล้อมใต้ดินที่ขาดออกซิเจนทั่วโลก ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกเขามีส่วนสำคัญต่อโลกมีเทนการปล่อยมลพิษ