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把一株慢菌从群落里捞出来:「鸡尾酒法」反着来的那一步

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把一株慢菌从群落里捞出来:「鸡尾酒法」反着来的那一步

AA-75 那株古菌上个月被报道时,大家看的是「百年互养定论被掀了」。更值得学的是它怎么被单独分离出来:让所有菌一起慢下来,只要求目标菌每阶段比伴生菌快一点点。这套 2025 年发在 Nature Methods 的方法,背后是沼科所四十多年攒下的一千五百多种厌氧菌。发现会旧,方法能一直用。

先把话说明白:这株叫 Methanoglobus dolicholipophagus AA-75 的古菌,站内上个月已经写过(沼气池里藏着第六种产甲烷法)。这篇不重复那次发现,只讲一件被新闻盖住的事:它到底是怎么被单独弄出来的。

产甲烷古菌难养到什么程度?中国科学报的报道里,第一作者易悦说,它们在空气中暴露几分钟就会死;要特定的温度、酸碱度和营养,还得跟别的微生物交换代谢产物,靠共培养才活得下去。一瓶来自胜利油田地下油藏的培养物,放在七十多度的培养箱里两三个月,肉眼看不出变化。这株菌最适 75℃,编号 AA-75 就是这么来的。

传统分离是场短跑,它偏不跑

常规思路是让目标菌一开始就长得最快,一步把竞争者压下去。对慢热型古菌这招不管用:还没等到它发力,快生长的杂菌早把培养基淹了。承磊团队反过来想:不让目标菌冲刺,让所有菌一起慢下来,只要目标菌在每个阶段都比伴生菌快一点点,优势就能一点点攒出来。

他们把生长曲线当指挥棒,定期数目标菌和杂菌,再像调鸡尾酒一样组合稀释、限氧、控温、控气、加抑制剂,一阶段一阶段把非目标菌请走。这套方法 2025 年发在《自然—方法学》。有了它,提纯不再是碰运气。

承磊跟团队说过一句话,我抄在这里:「我们看微生物,不要老盯着它在班里排第几名,要看它今天是否比昨天生长得更好。」这话既是养菌的心法,也是这套分离策略的原型。

图1:传统分离思路与鸡尾酒法的生长曲线对比

图1:传统分离思路与鸡尾酒法的生长曲线对比

纯培养之后,还有四道证据

拿到单一菌株只是起点。接下来易悦和曹佐蓉用硬脂酸作唯一碳源,看它产不产甲烷;再用 13C^{13}\text{C} 标记硬脂酸,在最终产物里找到 13CH4^{13}\text{CH}_4。碳原子从哪来、到哪去,被直接钉住。然后测底物谱:能吃 C7 到 C18 的多种饱和与不饱和中长链脂肪酸,也能用甲醇;氢气/二氧化碳、乙酸、甲酸、甲胺这些经典产甲烷底物反而养不活它。最后是基因组与转录组:完整的脂肪酸 β-氧化和产甲烷通路基因都在同一个细胞里,培养过程中高度活跃。

这四步的顺序不能换。没有纯培养,同位素信号说不清来自哪个菌;没有底物谱,「能吃脂肪酸」就只是一句描述;没有组学,机制仍然停在猜。教科书里那句「必须细菌加古菌互养」,是被这样一条证据链顶掉的,不是被一篇新闻稿顶掉的。

沼科所四十多年攒下的厌氧微生物保藏平台,存了一千五百多种模式物种;承磊从 2005 年开始做原油降解产甲烷,2023 年前后对保存数十年的油藏样品做宏基因组测序,易悦那时候进组,在数据里发现了这株有潜力的古菌。方法、菌种库、十几年的时间,缺一样都走不到 2026 年 10 月那篇 Nature。

图2:从油藏样品到纯培养的四道证据

图2:从油藏样品到纯培养的四道证据

核心信息来源

中国科学报(科技部网站转载/新浪财经 2026-10-27)、中国农业科学院网站、农业农村部成都沼气科学研究所英文新闻稿:提供胜利油田样品、70 多度培养两三个月、75℃ 与 AA-75 编号、空气中暴露几分钟即死、鸡尾酒法与 2025 年 Nature Methods、承磊与陆雅海与易悦与曹佐蓉与丁恒武的发言、硬脂酸唯一碳源与 13C^{13}\text{C} 示踪、C7–C18 底物谱、β-氧化与产甲烷通路共定位于同一细胞、1500 多种保藏物种、2005 与 2023 年时间线、Nature DOI 10.1038/s41586-026-11207-x。文中「四道证据」的归纳与顺序判断:本文自算/自编的教学整理,不是论文里的小节标题。

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