北京时间2025年1月30日，农业农村部成都沼气科学研究所厌氧微生物科技创新团队在国际学术期刊《自然（Nature）》上发表题为“Methanol transfer supports metabolic syntrophy between bacteria and archaea”的研究论文。这项研究揭示了厌氧微生物生成甲醇的一种新机制，并提出了细菌和古菌间互作产甲烷的第四种模式——即种间甲醇转移。这一成果为我们理解全球甲烷循环提供了新的见解，同时也为地下沼气工程及温室气体减排技术的发展开辟了新途径。这也是继分离了非广古菌门产甲烷古菌（Nature 2024），证实了第五条产甲烷新途径（Nature 2022）后，发现了第四种细菌和古菌互作产甲烷模式（Nature 2025）。
本研究从开始到发表历经了十年时间，成功得益于研究所的长期支持、团队间的接力合作，以及国内外合作伙伴的共同努力，最终顺利发表。这一过程也成为了合作共赢的合作典范。这也成为了一种互作共赢的合作典范。此外，《自然》杂志还为本研究配发了题为“Underground bacteria serve alcohol to methane-making microbes”的研究简报，介绍了本研究的科学发现与应用前景。
据估计，全球每年甲烷排放量介于5亿至6亿吨之间，其中大约70%来源于产甲烷代谢过程。自然界中，有机物分解产生甲烷的过程类似于沼气发酵，通常需要细菌和产甲烷古菌之间的合作完成。过去的研究认为，这种合作主要通过三种模式实现：“种间氢转移”、“种间甲酸转移”或“种间直接电子传递”，并且主要是由氢营养型和乙酸营养型产甲烷古菌负责甲烷的生成。然而，对于广泛存在于自然界的甲基营养型产甲烷古菌在其共生产甲烷过程中的生态角色一直未得到充分认识。
本研究基于热力学分析提出了一种生物合成甲醇的潜在代谢路径，并据此引入了“种间甲醇转移”这一新型共生降解有机物以生产甲烷的概念。研究人员利用自主分离的新科细菌Zhaonella formicivorans（嗜甲酸赵氏杆菌）和新科古菌Methermicoccus shengliensis（胜利甲烷嗜热微球菌），构建了人工合成微生物群落，并采用同位素追踪、多维组学等先进技术验证了细菌和古菌通过甲醇转移来克服热力学障碍，从而促进甲烷持续产生的假设。此外，研究还发现Z. formicivorans能够使用一种全新的甘氨酸-丝氨酸循环介导的代谢途径将甲酸转化为甲醇。这些发现不仅扩展了我们对厌氧微生物生理生态功能的理解，也加深了对全球碳生物地球化学循环的认识，并为地下沼气工程技术的发展指明了新的方向。
该研究由农业农村部成都沼气科学研究所联合日本国立海洋研究开发机构、日本北海道大学、日本产业技术综合研究所和北京大学等多家国内外知名研究机构共同完成。日本国立海洋研究开发机构Masaru K. Nobu主任研究员、日本产业技术综合研究所Souichiro Kato上级主任研究员以及农业农村部成都沼气科学研究所承磊研究员为论文共同通讯作者。农业农村部成都沼气科学研究所黄艳副研究员为论文第一作者，刘来雁助理研究员、博士生付琳和研究助理杨敏参与了本项研究工作。Kensuke Igarashi主任研究员为研究工作提供了技术方法支持，Daisuke Mayumi主任研究员指导并完成了同位素检测与分析工作，北京大学陆雅海教授在数据分析和论文修改过程中给予了指导和帮助。
该研究得到了国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程和四川省创新群体等项目的大力支持。
承磊博士是国家杰青获得者，主要从事厌氧微生物资源与利用研究，团队拥有国内一流的厌氧微生物研究平台，保藏了1400多种厌氧微生物模式物种，最近团队致力于生物产甲烷代谢调控与改造、人工合成石油烃等多学科交叉研究。
