产甲烷菌是一种在环境中氧气很少或没有氧气时产生甲烷的微生物。它们的甲烷生产——例如反刍动物消化道中的甲烷生产——与全球碳循环有关，因为甲烷是一种非常有效的温室气体，但也可以用作为我们的房屋供暖的能源。

　　有害的增长基础

　　这篇发表在《Nature Chemical Biology》文章的主角是两种海洋热产甲烷菌:Methanothermococcus thermolithotrophicus(生活在65°C左右的地热加热沉积物中)和Methanocaldococcus jannaschii(偏好85°C左右的深海火山)。它们通过产生甲烷来获得细胞能量，并以硫化物的形式获得生长所需的硫，这存在于它们的环境中。虽然硫化物对大多数生物来说是一种毒药，但对产甲烷菌来说却是必不可少的，它们甚至可以耐受高浓度的硫化物。然而，它们的致命弱点是有毒且易反应的硫化合物亚硫酸盐，它会破坏生成甲烷所需的酶。在他们的环境中，这两种被研究的生物偶尔会暴露在亚硫酸盐中，例如，当氧气进入并与还原的硫化物反应时。它的部分氧化导致亚硫酸盐的形成，因此产甲烷菌需要保护自己。但是他们是怎么做到的呢?

　　来自德国不来梅马克斯·普朗克海洋微生物研究所的Marion Jespersen和Tristan Wagner等人现在提供了酶解毒亚硫酸盐的简要情况。这种蝴蝶形状的酶被称为F420依赖亚硫酸盐还原酶或Fsr。它能够将亚硫酸盐转化为硫化物，这是产甲烷菌生长所需的一种安全的硫来源。在目前的研究中，Jespersen和她的同事描述了这种酶的工作原理。Jespersen解释说:“这种酶捕获亚硫酸盐并直接将其还原为硫化物，硫化物可以被合并到氨基酸中。因此，产甲烷菌不会中毒，甚至使用该产品作为硫源。它们把毒药变成食物!”

　　这听起来很简单。但事实上，Jespersen和她的同事们发现他们正在处理一个有趣而复杂的重叠。“亚硫酸盐的还原有两种方式:异化和同化”，Jespersen解释道。“被研究的生物使用一种酶，这种酶的结构类似于异类酶，但它使用一种同化机制。可以说，它结合了两方面的优点，至少在生活条件方面是这样的。”

　　据推测，来自异化途径和同化途径的酶都是从一个共同的祖先进化而来的。“亚硫酸盐还原酶是对全球硫和碳循环有重大影响的古老酶，”马克斯·普朗克研究组微生物代谢负责人Tristan Wagner补充说。“我们的酶，Fsr，可能是这种古老原始酶的快照，是进化过程中令人兴奋的回顾。”

　　展望生物技术应用

　　Fsr不仅揭示了进化的含义，还让我们更好地了解海洋微生物的迷人世界。只能在亚硫酸盐上生长的产甲烷菌绕过了使用危险的硫化物的需要，硫化物是它们通常的硫基质。“这为更安全的生物技术应用来研究这些重要的微生物提供了机会。最佳的解决方案是找到一种能减少硫酸盐的甲烷菌，这种菌价格便宜，储量丰富，而且是一种完全安全的硫源。”Wagner说。事实上，这种甲烷原已经存在了Methanothermococcus thermolithotrophicus。研究人员假设Fsr协调了硫酸盐还原途径的最后一个反应，因为它的中间产物之一是亚硫酸盐。“我们的下一个挑战是了解它如何将硫酸盐转化为亚硫酸盐，以全面了解这些神奇微生物的能力。”