编者按：在气候危机日益严峻的今天，科学家们正将目光投向自然界最微小的生命——微生物。一群特殊的“粉色小战士”悄然登场，它们以温室气体甲烷为食，或将改写农业与能源业的减排格局。从加州奶牛场的粪池到西雅图的废弃垃圾场，研究人员正在验证这些微生物吞噬甲烷的惊人能力。更妙的是，它们饱餐后还能转化为肥料或饲料，实现“变废为宝”的循环经济。这场静默的生物革命，是否能为人类对抗全球变暖开辟一条充满想象力的新路径？让我们跟随《华盛顿邮报》的镜头，探访实验室里那些跃动的粉色奇迹。
必须防止奶牛干扰实验。
一家湾区科技公司的研究人员来到旧金山北部的广阔奶牛场，测试一种应对全球变暖排放的新兴方案：那些能吞噬强效温室气体甲烷的粉红色微生物。
35岁的科雷亚家族牧场主肯尼·科雷亚，看着Windfall Bio公司的团队在用于储存数百头奶牛粪便的 effluent 池附近工作。
研究人员搭建了一套充满未来感的大桶、管道、软管和闪亮金属支架系统。当一切组装完毕，他们将粉红色液体倒入其中一个桶中。“他们看起来就像疯狂的科学家，”科雷亚回忆道。
他承认最初认为将户外实验室整合到运营中的农场是个“疯狂的想法”。奶牛可能会“到处乱舔、扯出电线、在上面蹭痒”，他说。
但畜牧场是甲烷排放的重要来源，Windfall公司想看看这些微生物能起到多大作用。
研究设备周围的围栏将奶牛挡在外面。
今年六月，Windfall公司报告称，为期约一个月的试验取得了成功。微生物吸收了其中一个储存池中超过85%的甲烷。
“它们知道如何吃甲烷，”公司首席执行官兼创始人乔希·西尔弗曼说。
“我们不是在创造新东西。我们不是在教它们做它们通常不做的事情。它们已经进化了一百万年来做这件事。”
其他种类的微生物——包括奶牛肠道中的微小生物——是导致大气中甲烷增加的因素之一，而甲烷正在使地球变暖。
这种气体从畜牧场、垃圾填埋场、污水处理厂、天然气作业、石油生产、稻田、湿地、融化的永久冻土甚至白蚁丘中喷涌而出。
虽然甲烷比二氧化碳分解得更快，但在其释放后的头20年里，其吸热潜力是二氧化碳的80倍。
吞噬甲烷的微生物可能有助于阻断这个过程。
如果将它们部署在许多分散的、产生少量甲烷排放的地点，可能特别有用，这些排放累积起来会在大气中造成大问题。
Windfall公司估计，如果其微生物技术在美国的能源、废物和农业行业推广，每年可减少高达16亿吨二氧化碳当量，这相当于超过3.7亿辆燃油车行驶一年的排放量。
华盛顿大学的另一个研究团队表示，其广泛部署的微生物每年可捕获约4.2亿吨二氧化碳当量，相当于近9800万辆燃油车行驶一年的排放量。
为了开发进一步的效益——并帮助他们的企业更具商业可行性——研究人员正致力于将吞噬甲烷的微生物转化为肥料和动物饲料等产品，以支持更可持续的食物链。
“这种废弃甲烷是一个巨大的资源，”领导华盛顿大学项目的化学工程师兼微生物学家玛丽·利德斯特罗姆说。“许多应对气候的技术真的只针对气候，但这个有双重效果。”
利德斯特罗姆最喜欢的微生物来自西伯利亚东部的一个湖底。
大约20年前，一位俄罗斯博士后学生将一份 Methylotuvimicrobium buryatense 样本带到华盛顿大学，敦促她看一看。
到那时，利德斯特罗姆已经研究了30年消耗这种气体的微生物，也称为甲烷氧化菌。
她从未见过这样的菌株：这种杆状微生物可以在不同条件下快速生长，并且对甲烷有特别旺盛的食欲——即使在空气中甲烷含量很低的情况下，也能展示出处理并利用该气体作为能量进行繁殖的能力。
它成为了实验室实验的“主力”。“它只是比所有其他甲烷氧化菌都好，”她说。
西尔弗曼在他寻找吞噬甲烷的微生物（亲切地称为“mems”）时，选择了本地取材。
从他居住的加州帕洛阿尔托附近的堆肥堆和泥土中，他收集了微生物样本以及与它们共存并在自然界中促成甲烷消耗的其他微生物。
他称它们为“朋友和帮手”。然后将样本放入他后院的燃气烧烤架中培养，由天然气管道输送的甲烷提供养分。
标有6号的罐子里的内容物胜出。“6号罐”菌株是Windfall公司一直在试验的大约十几种新培养物的基础。
在加州圣马特奥的公司实验室里，一台大冰箱存放着各种装有mems的罐子、瓶子和塑料培养皿。
“它们越粉，通常就越快乐、越健康，”西尔弗曼说着，拿起一个大约四分之三满的、装着湿粉色凝胶的小瓶子。
利德斯特罗姆说她把自己的微生物当作孩子，也能通过观察判断这些生物的状况。她说，细胞应该生长在具有粘液稠度的厚膜中，并带有鲑鱼粉的色调。
随着研究人员继续改进和培育微生物菌株，他们正试图找出哪些组合和方法在不同环境下消除甲烷排放效果最佳。例如，奶牛场的污水储存池可能需要与垃圾填埋场不同的方法。
目标是尽可能多地去除这种污染气体。
西尔弗曼说，Windfall的微生物理论上可以吃掉超过99%释放的甲烷。但外部温度等条件会降低这个数字。
“从气候角度来看，目前捕获的甲烷是0%，所以任何减少都仍然是净收益，”他说。
“我们能够以廉价、小规模、适合农场的方式实现如此高的转化率，这填补了一个历史上一直非常棘手的领域。”
有一些成熟的方法可以捕获大量的甲烷排放。
例如，垃圾填埋场通常使用井和管道系统提取甲烷。然后，这些气体可以被处理用来发电或转化为可再生沼气。大量的甲烷也可以被燃烧，将其转化为二氧化碳。
在垃圾填埋场和其他地方，仍有一部分气体会逃逸到空气中。而且，要找到一种经济实惠的方法来控制较小的排放一直比较困难。
Windfall Bio公司和利德斯特罗姆的团队都在试验将废弃甲烷引入生物反应器的装置——生物反应器是一个花哨的词，指一个封闭系统，可以简单到一个塑料容器——微生物就存放在里面。在这些容器内部，微小的生物消耗气体，并将二氧化碳释放到空气中。
尽管一个气候友好型项目释放二氧化碳可能看起来很奇怪，但科学家们说这种权衡是值得的。
“我赞成任何能消灭甲烷的方法，即使它产生二氧化碳，因为大气中所有的甲烷最终都会变成这样，”斯坦福大学伍兹环境研究所的气候科学家罗布·杰克逊说，他没有参与这些微生物项目。
随着时间的推移，甲烷会自然分解成二氧化碳。通过消灭甲烷，“你跳过了分子生命周期中最具破坏性的部分，即它在空气中作为甲烷存在10或15年，然后才转化为二氧化碳，”杰克逊说。
Windfall Bio公司也在研究将微生物直接应用于甲烷渗漏的土地上。根据美国环境保护署的数据，这种策略可以部署在垃圾填埋场，这是美国第三大人为甲烷排放源。
Windfall公司最近在洛杉矶附近的一个大型垃圾填埋场对其微生物进行了实地测试。
“我们正在研究所有我们能做的事情，以减少垃圾填埋场的甲烷和气味，微生物学是最后的领域之一，”监督该垃圾填埋场环境合规的加州当地执法机构技术顾问尤金·曾表示。“其意义是巨大的。”
在《华盛顿邮报》访问垃圾填埋场的那天，Windfall Bio公司研发副总裁卡拉·里索拿着一个装满健康mems的白色大塑料喷壶。她俯身将淡粉色液体洒在一块土壤上，试图均匀地喷洒溶液，一阵带着微弱垃圾气味的微风将液滴吹散。
研究人员监测了用不同剂量mems处理的不同地块释放了多少甲烷。根据Windfall的一份报告，单次施用吸收了超过75%的甲烷排放，并且微生物以该速率消耗甲烷超过30天。
在西雅图，利德斯特罗姆的团队于六月启动了首次实地测试，使用奥本大学同事制造的原型生物反应器，来捕获从华盛顿大学校园内一个已停用垃圾填埋场渗出的甲烷排放。
经过几轮测试，利德斯特罗姆说生物反应器在实地工作得和在实验室环境中一样好。根据十月发表的同行评议结果，在某些条件下，该系统实现了高达90%的甲烷减排。
尽管利德斯特罗姆说仍有改进空间，但她的长期愿景是部署10万到20万个集装箱大小的处理单元，用于捕获和处理甲烷。她说，目标是到2030年开始在实地部署这些单元。
“这需要几年的时间来扩大规模，”她说。
吞噬甲烷的微生物是天然的回收者。当它们从甲烷中获取能量时，它们会生长和繁殖，产生生物质——一种富含蛋白质和其他营养物质的有机材料。
研究人员正试图利用这种能力——使他们的工作更有益，吸引更多客户，并实现足够的利润以达到规模。
林德斯特罗姆希望将生物质重新用作养殖鱼类的富含蛋白质的补充剂。她预计，气候变化和其他导致野生鱼类数量减少的因素可能会增加对水产养殖的需求。
“市场已经存在，”她说，并指出至少有一家细胞农业公司正在使用微生物生产用于宠物、鱼类和牲畜饲料的蛋白质。“这已经被证明了，你不必从头开始，而且它有合理的价值。”
Windfall公司已经开始生产由mems制成的肥料。微生物被干燥，变成粉末，然后压成带有淡淡肉干气味的白垩棕色圆柱形颗粒。西尔弗曼说，公司也在研究开发液体肥料。
这个想法是，使用他们的微生物来遏制甲烷的农场可以获得肥料作为回报，农民可以自己使用或出售。
“如果你要求人们为气候解决方案支付更多费用，这是行不通的，”他说。“我们需要这些东西能够为运营商本身带来回报。”
通过这些方法生产的蛋白质补充剂或肥料是否会有大规模需求，仍然是一个悬而未决的问题。
Straus Family Creamery公司的可持续发展与战略影响副总裁约瑟夫·巴顿说，奶牛场通常不需要肥料，因为它们使用液体粪便。但他说，他可以看到一些乳品厂的供应商，比如科雷亚，有兴趣将其出售给其他农业企业。
“已经出现了很多——我称之为‘生物解决方案’——但根本没有得到验证，”巴顿说。“我的部分职责是保护农民免受不良解决方案的影响。”
但在审查了实验室数据，并看到Windfall公司已获得亚马逊气候承诺基金等主要捐助者的支持后，巴顿同意向他网络中的农民推介，让他们主持微生物试点项目。（亚马逊创始人杰夫·贝索斯拥有《华盛顿邮报》。）
科雷亚说他欢迎在他的奶牛场进行更多测试。
该农场已经使用其他方法来减少排放，包括将固体粪便加工成堆肥。当他检查新生牛犊时——每头都是甲烷的来源——科雷亚说，他希望凭借正确的技术和方法，有朝一日他能经营一个“对环境没有负面影响”的农场。
“这是100%可能的，”他说。
