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德国研究人员近日发现一种具有同化特性的原型亚硫酸盐还原酶，通过这种特殊的酶，产甲烷微生物可将对其有害的亚硫酸盐转化成生长所需的硫化物。该研究提供了对进化的新见解，相关成果发表在《自然·化学生物学》杂志上。
产甲烷菌是一类能够将无机或有机化合物厌氧发酵转化成甲烷和二氧化碳的古细菌。它们产生的甲烷（例如在反刍动物的消化道中），对全球碳循环很重要。甲烷可用作加热的能源，同时也是一种强效温室气体，对气候变化有重要影响。但是，产甲烷菌偶尔会在栖息地遇到亚硫酸盐，后者会破坏甲烷形成所必需的酶，对产甲烷菌有害。
马克斯·普朗克海洋微生物研究所深入研究了生活在海洋中的两种嗜热产甲烷菌：生活在65℃左右的地热加热沉积物中的热化能营养甲烷球菌，以及生活在85℃左右的深海火山中的詹纳氏甲烷球菌。科学家发现，这些产甲烷微生物可通过一种特殊的酶，使其免受有毒亚硫酸盐的侵害。
这种亚硫酸盐还原酶的形状有点像蝴蝶，简称为Fsr。它可将亚硫酸盐转化为产甲烷菌生长所需的安全硫化物。研究人员解释说：“这种酶拦截亚硫酸盐并将其直接还原为硫化物。硫化物会掺入氨基酸中，结果微生物没有中毒，甚至将所得产物用作硫的来源，它们把毒药变成了食物。”
研究人员发现，亚硫酸盐还原有两种类型：异化和同化。而Fsr的结构类似于异化酶，但却使用同化机制，即它结合了两个方面的优点。科学家怀疑，异化酶和同化酶这两种酶都起源于一个共同的祖先。Fsr不仅提供了对进化的新见解，还让人们更好地了解海洋微生物的迷人世界。此外，研究这些重要微生物还为更安全的生物技术应用开辟了道路。（李山）