Всеобщий метан
Метан образуется во всех живых организмах.
До сих пор считалось, что живые источники метана — это жвачные с их интересным желудком, термиты и микробы-метаногены. Собственно, тот метан, который появляется у жвачных копытных и термитов, тоже образуется благодаря микрофлоре: микроорганизмы в пищеварительной системе помогают переваривать растительный материал, и метан образуется как побочный продукт. Для биометана нужна согласованная работа разных ферментов.
Однако ещё в 2014 году сотрудники Гейдельбергского университета и Института наземной микробиологии Общества Макса Планка опубликовали статью, в которой сообщали, как можно получить метан без всяких ферментов. Для этого нужны железо и так называемые активные (или реактивные) формы кислорода — агрессивные молекулы-окислители, к числу которых, например, относится перекись водорода. Ещё нужна молекула, от которой можно отщепить метильную группу *СН3. Ионы железа реагируют с перекисью, в результате появляется ещё одна молекула-окислитель с кислородом, которая отщепляет *СН3 от молекулы-донора метильной группы, после чего *СН3 ловит ещё один атом водорода и превращается в метан — СН4.
Активные формы кислорода образуются в клетках как побочный продукт реакций энергетического метаболизма. Большую их часть клетка старается обезвреживать, иначе они начнут портить ДНК, белки, липиды и другие молекулы; часть активных форм кислорода используется как оружие в иммунной системе; часть выполняет сигнальные функции. Так или иначе, они есть в любой клетке, и также в любой клетке есть ионы железа и вещества, от которых можно откусить метильную группу, иными словами, есть всё для неферментативного синтеза метана.
В новой статье в Nature описаны эксперименты с сенной палочкой — бактерией Bacillus subtilis, которая обычно никакого метана не выделяет. Но, как оказалось, вполне может выделять, если в её питательную среду добавить диметилсульфоксид, который служит донором метильных групп. С диметилсульфоксидом сенная палочка начинает стабильно производить метан, причём производит она его только будучи активной. Из бактерий в спящем, метаболически неактивном состоянии метан не выделяется, из чего можно сделать вывод, что он образуется хотя и без ферментов, но всё равно не сам по себе, для этого нужен работающий обмен веществ. Количество метана меняется в зависимости от того, сколько в клетке есть свободных ионов железа и активных форм кислорода — например, если клетке устроить окислительный стресс, метана она даст намного больше.
Похожие эксперименты поставили с грибами, растениями и клетками человека, и все они выделяли метан. Получается, его могут выделять все живые организмы, ну, а много или мало, зависит от конкретных условий. Живые источники метана вряд ли составят конкуренцию газовым месторождениям (хотя коровий метан всё же беспокоит некоторых борцов с глобальным потеплением). В то же время, не исключено, что каких-то микробов можно поставить в такие условия, в которых они будут давать много метана, и это будет экономически выгодно. Что до метана, который образуется у нас, то он, возможно, пригодится в каких-нибудь диагностических тестах, в которых по уровню выделяющегося СН4 можно будет, например, оценить уровень окислительного стресса.
