2024年11月07日，国际著名学术刊物《自然·通讯》（Nature Communications）在线发表了关于丁烷厌氧代谢机制的研究论文“Back flux during anaerobic oxidation of butane support archaea-mediated alkanogenesis”，揭示了多碳气态烷烃的生物合成潜力。该研究由奥地利维也纳大学、丹麦奥胡斯大学和浙江大学的科研团队联合完成。浙江大学环境与资源学院百人计划研究员陈松灿为第一作者，奥胡斯大学Florin Musat教授为本文的通讯作者。
气态烷烃的微生物合成与分解是陆地和海洋生态系统中关键的生物地球化学过程，对全球碳循环和气候变化具有深远影响。古菌在气态烷烃循环中的发挥重要的作用，研究其合成、分解烷烃的机制和特性，对于全面理解碳循环、缓解气候变化以及开发绿色能源具有重要意义。当前学界对古菌介导的甲烷循环机制已有较为深入的认识。研究表明，古菌通过产甲烷途径合成甲烷，并能够利用该途径的逆过程实现甲烷氧化。最新研究发现，部分未培养古菌还能够氧化多碳气态烷烃，其代谢途径与甲烷氧化相似，暗示古菌介导的烷烃氧化过程在代谢上可逆，具有固定二氧化碳并合成多碳气态烷烃的潜力。但该科学假设仍有待实验验证。
为了验证该假设，研究人员以丁烷厌氧氧化微生物富集体系为对象，结合荧光原位杂交、基因组代谢模型、稳定同位素标记实验和同位素质量平衡模型等手段，对多碳气态烷烃氧化过程的可逆性进行综合论证。荧光原位杂交实验表明丁烷氧化古菌Ca. Syntrophoarchaeum butanivorans为富集体系的主导微生物类群。基于基因组的代谢模型预测Ca. S. butanivorans介导的逆向丁烷氧化途径在热力学和动力学上可行，具有将二氧化碳转化为丁烷的潜力（图1）。13C-二氧化碳培养实验显示Ca. S. butanivorans在进行丁烷氧化的同时，能够将13C同位素从二氧化碳回溯（back flux）至丁烷，证明了逆向丁烷氧化途径的存在。数值模型计算表明逆向丁烷氧化依赖正向丁烷氧化过程，其速率受热力学和动力学约束，最高可达丁烷净氧化速率的1.5-2.5%。
该成果证实了丁烷厌氧氧化过程的可逆性，揭示了古菌可能通过逆向丁烷氧化过程，以烷基辅酶M还原酶为核心，依赖Wood Ljungdahl固碳途径和逆向β氧化途径，实现多碳气态烷烃的生物合成。该发现为解释沉积环境中多碳气态烷烃的生成机制提供了新视角，为寻找自然界中的产烷烃古菌提供了新线索，为深入理解烷烃的生物地球化学循环和多碳气态烷烃的生物合成奠定了科学基础。
▲图1 古菌介导的丁烷厌氧氧化途径（anaerobic oxidation of butane, AOB）及其逆过程（reverse AOB, rAOB）
主要作者介绍:
陈松灿，博导，浙江大学“百人计划”研究员，入选国家级青年人才计划。2024年加入浙大环境与资源学院。本科毕业于浙江大学，博士毕业于中国科学院生态环境研究中心。2019年-2024年，曾在德国亥姆霍兹环境研究中心和奥地利维也纳大学开展博士后工作，与朱永官院士团队、Alexander Loy教授和Florin Musat保持长期密切合作，致力于元素生物地球化学循环和微生物生态领域的前沿研究。近年来以第一作者在Nature, Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Nature Communications, The ISME Journal, Environmental Microbiology等国际顶级期刊发表研究性论文12篇，合作发表论文18篇。曾获得中国科学院优秀博士学位论文奖和中国科学院院长特别奖，并获玛丽·居里博士后奖学金的资助。个人主页：https://person.zju.edu.cn/0024183。
博士后招聘
因科研工作需要，课题组拟招聘博士后1–2名，主要从事土壤和沉积物中微生物驱动的硫、碳元素循环过程及机制等相关研究工作，招聘条件和待遇如下：
应聘条件：
1. 身心健康，近三年获博士学位，年龄一般不超过35周岁；
2. 具有微生物学、生态学、生物信息学、土壤学或环境科学等相关学科背景。具有环境微生物学或生物信息学相关研究经历者优先考虑；
3. 良好的科研素养、责任心和团队协作能力，能够独立从事科研工作，未来有志于继续从事科研工作；
4. 写作能力较强，且在国际主流学术期刊发表论文1篇以上。
岗位待遇：
1. 工资及福利待遇按浙江大学博士后相关规定执行，年薪20–30万元人民币，课题组依据工作绩效另提供科研奖励；
2. 可申请学校公寓（租赁价格优惠）；
3. 所依托的团队和平台具备优秀的科研条件，鼓励参与国家重点重大项目，支持申报博新计划、博士后基金和国家自然科学青年基金；
4. 人事关系转入浙江大学、进站工作2年及以上的博士后研究人员，可申报浙江大学高级专业技术职务以及专职研究员岗位。可推荐至维也纳大学微生物生态系、丹麦奥胡斯大学等继续从事博士后工作或协助应聘其他单位工作。
应聘流程：
有意向者请将材料（个人简历、博士学位论文题目及摘要、1-3篇代表性论文全文）合并为一个PDF文件，发送至songcan.chen@zju.edu.cn或songcanchen11@gmail.com，主题注明“博士后应聘-姓名-学校”。材料初审后，我们会尽快与申请人联系安排面试。
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