守护“地球之肾”，抓住甲烷“制造商”

在神农架大九湖亚高山泥炭湿地有这样一群人，他们不看俊俏的金丝猴，也不欣赏奇谲瑰丽的风景，而是戴着手套，手拿这样的“作案工具”↓↓↓，你猜他们在干嘛？

神农架大九湖亚高山泥炭湿地土壤样品采集（离心管装取土样用于高通量测序）

（图片来源：中国地质大学葛继稳研究员团队拍摄）

其实他们在找一种看不见摸不着的厌氧菌——甲烷菌，找它干嘛？

这还得从湿地保护说起，湿地是“地球之肾”，维护着地球的生态平衡，同时，它也是自然界最大的甲烷（一种温室气体）排放源，是备受甲烷菌喜爱的居住地，湿地的甲烷循环与温室气体排放及全球变暖息息相关，所以咱们今天就来好好地聊聊湿地甲烷的“制造商”——甲烷菌。

甲烷菌大有来历

可别小瞧了甲烷菌，它的来头大着呢。据研究，甲烷菌是地球上最古老的生命体之一，它的历史可以追溯到几十亿年前！在地球诞生初期，闪电交加又缺氧的环境中孕育出了地球上第一批顽强的“生灵”。它们不需要氧气就能自由自在地呼吸，仅仅依靠简单的碳酸盐和甲酸盐等物质就能维持生命，它们就是最早的甲烷菌。

时至今日，地球经历了沧海桑田的变化，但甲烷菌却始终保持着厌氧的本性。只是，现代甲烷菌的“食物”来源更加广泛，杂草枯叶、残羹剩饭、动物粪尿甚至垃圾……甲烷菌都来者不拒。通常，甲烷菌在美餐一顿之后，都会舒心的呼出一口气，这便是沼气泡。实际上，这种沼气泡在自然界也屡见不鲜，例如在美丽的贝加尔湖上，也被发现有饱含甲烷的冰冻气泡。

贝加尔湖冰冻气泡

（图片来源：www.qwbus.com）

这些沼气泡的主要成分是甲烷，它是一种廉价的清洁能源，可以作为理想的气体燃料。而人们也利用甲烷菌的这种“吐泡泡”的技能，兴建了很多沼气池来人工制取沼气。沼气池可以为甲烷菌提供无氧的环境，只要在池子中投放各种甲烷菌爱吃的“食物”，甲烷菌就可以在这里愉快地劳动，源源不断地产生沼气。

值得注意的是，从甲烷产生到排放的过程中，除了甲烷菌之外，还有许多其他微生物的参与。其中一种微生物以甲烷为食，它们就是甲烷氧化菌。甲烷氧化菌不仅可以在无氧条件下生存，也可以在有氧条件下发挥作用。

参与甲烷产生、氧化、排放过程中的微生物

（图片来源：作者绘制）

在有氧条件下，甲烷氧化菌利用O₂将甲烷转化为CO₂；在无氧条件下，甲烷氧化菌利用除氧气之外的其他具有氧化作用的物质（NO₃^-、NO₂^-、SO₄^2-、Mn⁴⁺、Fe³⁺等）将甲烷转化为CO₂及其他化合物。

甲烷氧化菌氧化甲烷

（图片来源：参考文献2）