广东省科学院生态环境与土壤研究所研究员刘芳华团队联合美国马萨诸塞大学阿默斯特分校教授Derek Lovley、美国西新英格兰大学教授Dawn Holmes等科研人员，研究揭示了滨海河流沉积物中甲烷杆菌利用零价铁来源氢气实现缓慢生长的机制。相关成果近日发表于《创新-地质科学（英文）》（The Innovation Geoscience）。
YSL菌株以零价铁氧化产生的氢气缓慢生长示意图
电生物腐蚀是一种新近被发现且极具破坏力的微生物金属腐蚀方式，指的是金属与微生物之间发生直接电子传递，进而引发金属腐蚀的过程。目前，已证实具备电生物腐蚀能力的产甲烷菌主要包括Methanosarcina和Methanothrix等种类。这些产甲烷菌能够与电子供体菌Geobacter metallireducens通过种间直接电子传递（DIET）机制实现互营生长。
研究团队前期从滨海河流沉积物中分离出甲烷杆菌YSL新菌株，该菌株同样能够通过DIET与G. metallireducens/Desulfovibrio sp. JY互营生长。因此，探究YSL菌株是否具备电生物腐蚀能力，对于深入理解“产甲烷菌通过直接获取电子加速材料腐蚀”这一过程，具有十分重要的意义。
论文第一作者、中国科学院烟台海岸带研究所副研究员郑世玲介绍，该研究中，研究人员将YSL菌株分别与Fe0颗粒（可非生物产生H2）和316L不锈钢（不会产生H2）作为唯一潜在电子供体进行培养。研究结果显示，YSL菌株在以Fe0为电子供体缓慢生长的过程中，YSL细胞需要H2作为中间电子载体，从而间接利用Fe0中的电子。然而，YSL菌株无法从316L不锈钢中直接获取电子。
基因组学和蛋白质结构预测分析显示，YSL菌株主要的膜结合[NiFe]氢酶Eha的七个亚基基因发生突变，这很可能导致其功能受损。蛋白质组学分析则表明，细胞质氢酶Frh、Mvh和Hdr以及一定程度上的膜结合[NiFe]氢酶Ehb弥补了Eha的活性缺失，使YSL菌株能够以H2为电子供体进行缓慢生长。
该研究结果表明，YSL菌株并非典型的电生物腐蚀菌株，但其采用了一种独特的基于H2的腐蚀机制。然而，进一步将YSL菌株与其他不能通过DIET途径生长的近缘甲烷杆菌菌株进行比较研究，有望为解析不依赖细胞色素的DIET电子摄取机制提供新的见解。
相关论文信息：https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2025.100166
来源：中国科学报
记者：朱汉斌
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https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/10/554332.shtm
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