近日，海洋学院张宇副研究员指导的博士生杨姗姗在《Nature Communications》上在线发表题为“Genomic and enzymatic evidence of acetogenesisby anaerobic methanotrophic archaea”的文章。张宇副研究员为通讯作者，杨姗姗博士生为第一作者，上海交通大学海洋学院为第一单位。研究提出了冷泉碳循环的新模型：ANME古菌将甲烷厌氧氧化为无机碳的同时也能产生有机碳，为生态系统中的异养微生物提供碳源。

冷泉是深海生命的绿洲。其中厌氧甲烷氧化古菌（ANME, ANaerobic MEthanotroph）介导的甲烷厌氧氧化过程（AOM, Anerobic Oxidation of Methane）每年消耗约4亿吨甲烷，屏蔽了海底约90%的甲烷释放，深刻影响了深海碳循环和全球气候变化。在传统的认知中，AOM过程将甲烷转化为无机碳，以此作为深海冷泉生态系统的主要能量来源。然而，冷泉生态系统存在大量的异养微生物，其生长所需要的有机碳来源一直是未解之谜。
课题组在前期工作中，利用深海环境模拟技术，在实验室模拟深海冷泉的喷发环境，经过十余年的培养获得了ANME-2a古菌的富集物。



深海冷泉环境模拟设备
本研究在模拟的冷泉环境中检测到了ANME-2a古菌将甲烷厌氧氧化为乙酸的活性，并通过同位素标记实验得以证实。基因组学分析确定了ANME-2a古菌利用甲烷合成乙酸的完整途径，体外生化实验鉴定了关键蛋白ADP-forming acetate-CoA ligase 和 acetyl-CoA synthetase 的酶学功能。据此，课题组提出了冷泉碳循环的新模型：ANME古菌将甲烷厌氧氧化为无机碳的同时也能产生有机碳，为生态系统中的异养微生物提供碳源。



冷泉碳循环的新模型
该项也工作得到了国家重点研发计划(2018YFC0309800)和自然科学基金(41476123, 91951117, 41921006, 41676177, 41902313, 91751205)的支持。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-17860-8.pdf