吃甲烷的细菌

采访分子生物物理学家卢秀

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甲烷从北极冻土带的裂缝中泄漏。NASA的地球天文台照片在创造性的公共场合使用

奶牛,垃圾填埋场和石油提取是什么共同之处?每种生产甲烷,其中一个温室气体捕获我们的大气中的热量并使地球变暖。这种气体有效:它具有超过20倍的热俘获能力,最熟悉的温室气体,二氧化碳。甲烷以增加的速度在大气中建造,营造厚厚的毯子,可让地球变暖。

减缓气候变暖的一种方法是破坏甲烷。通过打破连接它的化学键,它就无法捕获热量。但甲烷是最难打破的分子之一。虽然人类无法打破这种联系,但其他生命形式可能会。

在海洋深处和沼泽的爬行空间里生活着一种细菌,它掌握着分解甲烷的关键。这些细菌被称为甲烷生物,字面意思是“以甲烷为燃料”。产甲烷生物通过食用甲烷在极端条件下生存。它们含有一种名为甲烷单加氧酶(MMO)的独特蛋白质。MMO是一种酶,它含有一种强大的武器:金属。MMO中的铜金属利用储存的能量破坏超强的甲烷键,使MMO成为地球上唯一已知的能够分解甲烷的蛋白质。

Soo Ro.

Soo Ro是美国西北大学的一名研究生,她正在研究mmo游戏www.18luck.inf是如何自然分解甲烷的。Ro是Amy Rosenzweig博士实验室的成员,该实验室研究mmo如何使用铜来分解甲烷中的键。

RO正在研究一种特定类型的MMO,微粒MMO(PMMO),在其外边缘中分解甲烷。为此,第一个RO和其他人的实验室必须种植甲蛋白 - 自然含有MMO的细菌。她通过喂养12升含糖的红色液体来开始这个过程;这鼓励细菌呈指数级划分。甲蛋白萎缩在金属生物反应器中生长,从实验室长凳上跨越天花板。在一周的过程中,生物反应器内的液体泡沫和从红色转向黄色。在本周末,RO收集约100克细菌 - 小柠檬的细菌重量。

但是产甲烷生物很挑剔;有时它们不生长,Ro必须重新开始整个过程。一旦Ro有足够的细菌来进行实验,她必须迅速工作,否则她提取的蛋白质将会从溶液中脱落,失去其生物功能。

在争分夺秒地工作的同时,Ro还必须采取关键的预防措施:与甲烷一起工作可能非常危险。甲烷生物需要甲烷才能生存,所以Ro的巨型生物反应器里充满了甲烷。甲烷是一种无色无味的气体,如果泄漏,可能会引发一场大火。Ro和她的实验室伙伴们在使用甲烷时必须采取额外的安全措施,比如检查煤气管道是否有堵塞,在每个连接处涂上肥皂,一旦爆炸性气体开始逸出,这些连接处就会发出汩汩和泡沫的声音。

尽管面临挑战,但这一艰苦的过程值得一试。她希望她的研究将引导出一种可持续的方法来清除大气中的温室气体。罗解释说:“甲烷排放只会继续上升。”“通过了解pMMO这种蛋白质是如何利用铜来分解甲烷的,化学家可以创造出模拟这种化学反应的合成催化剂,用于甲烷修复。”这还不是全部。她补充说:“在生物技术方面,我们可以设计甲烷生物来消化甲烷,并将其转化为生物燃料,这样能源就不会被浪费到空气中。”

Ro指出,在这一点上,“该领域对甲烷氧化细菌的了解仍然有限……我们对产甲烷菌了解得越多,就越容易进行生化分析并创建生物技术平台。”罗预计,该领域还需要至少10年的时间才能了解甲烷生物的工作原理,但她对未来充满希望。她相信她的基础生物学研究总有一天会对全球变暖产生切实的影响。

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