四川发现35亿年前的小家伙 有望破解残余原油开发难题

封面新闻记者 田之路 杨博

拧开炉灶开关，烧火做饭，这个家家户户每天重复的动作，和今天我们要聊的一个“小家伙”有关。“它”叫产甲烷古菌，这种微生物具有产生甲烷（天然气的主要成分）的能力，是地球上最古老的一种微生物，距今已有35亿年的历史，终于被四川的科学家们发现。它的发现，或将应用于低品位油藏的残余油开采。北京时间12月23日，这项研究成果刊登在国际学术顶尖期刊《Nature》。



新发现：产甲烷古菌直接“吃”原油，吐“甲烷”

实验室荧光显微镜下，成千上万的绿色荧光细胞“自由欢快”的游着泳，这些微生物看不见摸不着，但是却具有大功能。产甲烷古菌是地球上最早出现的一种生命形式，它们通常只能生活在没有氧气的环境中。

“此次发现的产甲烷古菌，挑起了大梁，把众多菌株的功能汇聚在自己身上，负责整个生产过程。”过去认为，产甲烷古菌只能利用非常简单的化合物，如H2/CO2、乙酸和甲醇等一碳和而碳化合物。

农业农村部沼气科学研究所研究院白丽萍介绍，完整的沼气发酵过程，也就是复杂的有机质降解产甲烷过程，还需要多种不同的细菌和古菌一起参与，通俗地说，沼气发酵，是“微生物圈”的团队协作、互帮互助的一个过程。

早在2008年，就有科学家证实油藏中存在原油降解产甲烷过程。但是，这种生物转化过程，与传统的沼气发酵类似，需要多种不同类型的微生物，通过互营代谢来完成的。最近，科学家推测自然界可能存在直接降解石油烃产甲烷的微生物，但是一直没有证据。

“我们通过稳定碳同位素标记培养、高通量测序和高分辨质谱分析等多种手段和方法，证实了这种新型的产甲烷古菌具备直接吃掉长链烷烃（原油的主要成分）产生甲烷的能力。”该研究的第一作者，也是一位“90后”的周卓介绍到。



小身体大力量：吃油产气 或许有望破解枯竭油藏残余原油开发难题

该研究的共同作者，中石化微生物采油重点实验室的首席专家汪卫东教授说，我国原油和天然气的进口依存度分别超过了70%和45%。传统的原油开采技术，主要是应用物理或化学的方法，来驱动地下深层的原油运移。尽快我国的采油技术处于国际领先水平，仍然有超过一半原油，现有技术无法开采。

科学家们提出了一个脑洞大开的想法，能不能利用厌氧微生物，把液态的原油降解变成气态的甲烷，形成油气共采，最终达到高效率的原油开采利用率呢？



过去的研究发现，降解石油烃产甲烷过程由细菌和古菌通过互营代谢完成，具有生长周期长、耗时久、体系不稳定等问题，难以实现工业化应用。但是这个新发现可能会破解这个技术难关，如果这些理论成果能够转化落地，地下的油不用抽出来，直接把油变成天然气，让气体“飘”出来进行甲烷的收集。

“类似于我所过去在地面设计建设的户用和大中型沼气池，小的有数十方、大的有上万方。”沼科所所长王登山研究员介绍，将来这个技术如果突破的话，在地下的层面，可能这是几平方公里甚至几十平方公里的一个巨大沼气池。下一步，在这个基础研究上，会进一步通过技术攻关，力争实现“地下沼气工程”的工业化应用。



未来可期：厌氧微生物可用于食品、医学、健康等多个领域

此次发现成果已经刊登在学术界顶尖杂志，但专家们却表示，离这个看不见摸不着的小家伙

横空出世还有一段距离。“我们计划3到5年左右，让它可以运用于实践。”白丽萍说道。

承磊告诉记者，目前他们在思考如何对这个微生物进行“驯化”和培养，让它发挥更大功效。

“未来有没有可能我们把菌做改造，吃一些有毒有害的物质，有没有通过基因改造的这种方式，他也有可能具备这个能力，至少科学家将来他可能就会做这样的一个尝试。”

除此之外，其实在我们肠道人体的肠道里面，实际上也有产甲烷古菌的存在，而且现在来看产甲烷古菌也可能是跟人体的一些炎症性疾病，它是有一定的相关性的。

目前有些国内外的医生，也通过希望沼气研究所提供一些技术支持，帮助他们去做一些临床探索研究，这是未来它也有应用前景的，“包括就是说我们做在废弃物和污染物的处理上面，就是这样的一类的这样的微生物，它都有很好的应用前景。”