产甲烷菌生物地球化学作用的研究-地球科学进展.PDF

维普资讯 62 Vo]．6No．3 地球科学进展 May．，1991 产 甲烷菌生物地球化学作用的研究 丁安娜 惠荣耀 应光 国 (中国科学院兰州地质研究所 730000) 提 要 ：地壳中．I业 甲烷的影成机制主要受微生物和热作甩两种 目素的制约。70年代 以来 ，国外对生物 甲烷的形成机理进行 了大量的研究，尤其是在产 甲烷菌生物化学方面 ，取 得 7很 大连展 。Hs—CoM 和 CH一S—CoM 的发现 ，为深入研 究成岩作 用早 、中期 天然气的形成及 微生物所进行的生物地球化学作用提供 1可能性 。本文对这一 问题进行 1综述 ，并论述 1这 · 项研 究I作的重大意义 。 关键词 ：产 甲烷菌 甲烷形成 微生物地球化学 产 甲烷菌生活在厌氧生境，将大量有机碳转化为 甲烷。在 自然界中，它属于一类独特的 生理菌群 。在分类学上，它同其它古细菌一样，独立于真核及原核生物，是古细菌 中一个最 大的类群 。由于它具有特殊的生理和生化功能 ，在某些类型天然气的形成过程 中，产 甲烷菌 起着重要作用。 一 、 产 甲烷菌的分类及其在地球上的分布 按照传统概念 ，产 甲烷菌最早被归属为原核生物 ，后来在 B“ergey氏细菌鉴定手册”(第 八版)中，被描述为一个独立的科 【，此时的分类依据主要是形态 1979年，Balch等根据核 酸 (DNA和RNA)、蛋白质、酶 、脂类和糖类等生物大分子，尤其是 16S rRNA的寡核苷酸 序列比较揭示的亲缘关系把产 甲烷菌分为 3个 目，4个科，7个属和 l3个种 (表 1)口]。而在 第九版的 “]~rgey氏细菌鉴定手册 中，产 甲烷菌已增加到 3个 目一6个科 ，12个属和 21个 种 【。由于培养技术的不断改进，估计近年仍有所增加 。 产 甲烷菌 16S核糖体RNA的结构研究，揭示了产 甲烷菌本身之间有非常大的差异，它们 ● 并不是一个同质和近缘的细菌类群 (表 2)。由于这种分子在进化过程中变化得非常缓慢 ，所 以视差异必然表示 已有相当悠久的进化历史。目前产甲烷菌的分离培养大多是来 自以下三种 生境：(1)水沉积物 、怊译 、苔原、稻田、腐败着的树木心材及厌氧污泥消化器 (A类型生 境)；(2)瘤 胃、盲肠和肠 (B类型生境)；(3)地热温泉、洋脊热液喷 口和非洲的基伍湖 (c 类型生境，嗜热 甲烷苗)。最近 据周翥虹等人报道，在柴达木盆地第四系 1701m 的岩心中仍 有产 甲烷菌存在，并有产 甲烷的活性 ]。甲烷菌的分布 比较广泛 ，在地壳不同深度、不同微环 ·收穑 日期 ：1991年 1月 l0 目 ¨ 国家 自拣科学基金资助理 日 ) 维普资讯 Vo1．6No．3 学术研究动态 May．，199i 63 境 中，其种属及形成 甲烷气的途径各异。 表 1 根据 16s rRNA分娄的产 甲烷曹 (据 Balch， E等人 ，1979) 目 科 属 种 菌株 M · — — M P