地下溶洞里的“吃甲烷”细菌：高效清除大气甲烷的天然帮手

地下岩溶系统是巨大但未被充分研究的甲烷汇，然而洞穴中甲烷氧化菌的种类和活性尚不明确。本研究发现，当向洞穴沉积物供应2至500ppm甲烷时，甲烷氧化速率从2.9±0.1 ng·g⁻¹·hour⁻¹显著提升至90.7±4.5 ng·g⁻¹·hour⁻¹。大气甲烷氧化菌高地土壤γ簇（USCγ）是这一氧化过程的主要执行者，进一步被归类到暂定甲基寡营养菌科（Ca. Methyloligotrophaceae）的三个属中，其中包括两个此前未被发现的新属。通过纳米二次离子质谱（NanoSIMS）成像以及13CH4培养的微观世界中产生的13C标记磷脂脂肪酸（13C-PLFAs）和13CO2，证实甲烷是这些细菌的碳源和能源。宏基因组和宏转录组分析显示，这些甲烷氧化菌具有低半饱和常数（Km；138.8±15.8 ppm）、高碳同化效率（>50%）和代谢多样性。通过推断暂定甲基寡营养菌科的全球分布，并对比洞穴与土壤生态系统的甲烷氧化速率，保守估计中国西南地区的地下岩溶每年可固存约0.56 Tg甲烷。这些发现凸显了岩溶生态系统作为此前被忽视的甲烷汇的生态重要性。