论文题目：Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species

论文作者：周卓  张翠景  刘鹏飞  付琳

获奖等次：第三届川渝科技学术大会优秀论文特等奖

说到石油，想必大家并不陌生，它作为日常生活中常见的一种能源，用途十分广泛，既能被用来作为燃油和汽油，也能当成很多化学工业产品的原料，所以有着“工业的血液”之称。然而经过长时间的开采，如今已经出现了大量靠常规手段无法有效开采的“老旧”油井。有没有办法变废为宝？利用微生物将石油转化为天然气，就是其中一种途径。

周卓进行hungate厌氧操作培养实验    

为了让石油转化为天然气，位于成都的农业农村部沼气科学研究所的科学家们已经持续研究了16年，经过无数次实验、论证后，终于将实验成果发表在了国际学术界顶尖杂志《自然》上。同时，该项研究成果“Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species”（《单一古菌降解石油烃产甲烷》）获得了第三届川渝科技学术大会优秀论文特等奖。

近日，记者在农业农村部沼气科学研究所见到了论文第一作者“90后”研究实习员周卓。

走进农业农村部沼气科学研究所其中一间实验室，三排超过3米长的工作台依次排开。工作台上有三层架子，上面摆满了各种仪器，有玻璃瓶、试管、注射器等。周卓每天早上8点就准时走进实验室开始制作产甲烷古菌的培养基，和其他同事一样，实验室几乎是他睡觉之外唯一去的地方。

“你知道什么是产甲烷古菌吗？”见到记者，周卓随即抛出了第一个问题，也由此打开了话匣子。

“产甲烷古菌其实和我们息息相关，就存在于我们身体内，人体肠道产生的氢气是产甲烷古菌产生甲烷的底物。而且产甲烷古菌是地球上最早出现的一种生命形式，它们通常只能生活在没有氧气的环境中。”周卓的解释勾起了记者的兴趣。

周卓介绍，产甲烷古菌是一种独特的厌氧微生物，对氧气敏感，通常在空气中暴露几分钟就会死亡。它之所以被称为“古菌”，是因为这种独特的生命早在35亿年前就存在于地球上。因此它拥有很多头衔：地球上最早的生命形式之一、全球大气甲烷排放的主要贡献者、缺氧环境有机质降解产甲烷（俗称“沼气发酵”）的关键功能微生物。

过去的观点认为这种沼气发酵过程需要细菌和产甲烷古菌的互营代谢，才能协同完成复杂有机质的降解与甲烷的产生，产甲烷古菌仅能通过乙酸发酵、CO2还原、甲基裂解和氧甲基转化等四条途径产生甲烷。该项研究通过稳定碳同位素标记培养、宏基因组和宏转录组测序和高分辨质谱分析，证实了一种新型的产甲烷古菌Ca. Methanoliparum，可以直接氧化长链烷基烃，并通过β-氧化、Wood-Ljungdahl途径进入产甲烷代谢，而不需要通过互营代谢来完成。基于这些发现，农业农村部沼气科学研究所的科学家们提出了第五条甲烷产生途径。

“你知道产甲烷古菌是怎么被发现的吗？”当记者正感叹这种独特厌氧微生物的奇特之处时，周卓提出了他的第二个问题。

“找到这种新的产甲烷古菌是一个意外的发现。”周卓说，通过农业农村部沼气科学研究所能源微生物创新团队与深圳大学、中石化采油微生物重点实验室等单位合作，从我国胜利油田的一处地下油藏中发现了这种独特的古菌。“课题组通过同位素标记培养等技术发现，这种古菌在生长过程中‘绕过’了所有传统代谢步骤，可不与其他微生物合作，独立‘吃掉’复杂有机物，产生甲烷气体。而石油的主要成分正是比较复杂的有机物，实验证明，这种古菌可以直接‘吃掉’石油，生成甲烷。”周卓进一步解释道。

这一发现令产甲烷古菌的基础研究迈出了一大步，更指向了未来的应用前景。为此，农业农村部沼气科学研究所提出了“地下沼气工程”计划——经大量培养后，将产甲烷古菌注入已枯竭或低品质油藏，使难以开采的石油部分转化为易于开采的甲烷气体，并最终处理为天然气，让国内众多油田可实现油气共采。

“加快规划建设新型能源体系”是党的二十大报告对能源领域的新部署。长期以来，农业农村部沼气科学研究所一直从事着厌氧微生物保藏与利用、沼气发酵工艺及装置装备、农业废弃物资源化利用、农村能源与农村生态环境发展政策等方面的基础和应用基础研究工作，以及沼气技术推广、国际国内培训、科普宣传、质量监测等行业服务工作，承担着国家沼气科学领域战略性、基础性、公益性科研项目任务，支撑和保障我国沼气行业产业持续健康发展，助力能源绿色低碳转型。周卓表示，该项研究由于省去了原油开采炼化加工等巨大的排碳过程，代之以绿色可持续的生物转化过程，直接获得甲烷这一清洁能源，减少了碳排放，也是一项绿色环保的低碳技术。

“习近平总书记在党的二十大报告中还强调了‘深入推进能源革命’‘确保能源安全’。能源是工业的粮食、国民经济的命脉，关系人类生存和发展，攸关国计民生和国家安全。我相信，在未来，如能将这种新型古菌应用于我国现存的地下枯竭油藏开采，利用微生物将石油转化为天然气，其所产油气的总量可相当于再造一个大庆油田，这对保障我国能源安全也将具有重要意义。”周卓表示，中国科技的发展离不开“新时代科学家精神”，作为一名青年科技工作者，将秉承农业农村部沼气科学研究所“求真 鼎新 笃行 致用”的所训，继续传承和发扬前辈“追求真理，勇于创新”的正能量和“勤于钻研，勇攀高峰”的优秀品质，在奋力推进能源革命上谱写新时代的青春之歌。