工业和农业活动产生大量的甲烷。许多细菌也产生甲烷作为新陈代谢的副产品。一些天然释放的甲烷来自海洋，这一现象长期困扰着科学家，因为没有已知的甲烷产生生物生活在海洋表面附近。一组来自麻省理工学院和伊利诺伊大学厄本那香槟分校的研究人员取得的发现可能有助于回答“海洋甲烷悖论”。首先，他们发现一种酶，可以产生一种被转化为甲烷结构的化合物。然后，他们利用这些信息表明，这种酶存在于一些最丰富的海洋微生物中。他们认为这种化合物很可能是甲烷气体被释放到海洋上空的的来源。研究人员说，海洋产生的甲烷占大气排放总量的4%左右。对甲烷来源有更好的了解，可以帮助科学家更好地解释其在气候变化中的作用。许多细菌产生甲烷是新陈代谢的副产品，但大多数产甲烷的细菌都生活在缺氧的环境中，例如深海或不靠近海洋表面的动物的消化道。几年前，研究人员发现了海洋甲烷之谜的可能的线索：他们发现了一种产生甲基膦酸的微生物酶，甲基膦酸裂解出磷酸盐后生成甲烷。这种酶是在海洋氨氧化古菌（Nitrosopumilus maritimus）体内发现的，它生活在海洋表面。研究团队知道该酶的基因序列，称为甲基膦酸合成酶（MPnS），允许他们寻找其他微生物基因组的其他版本。然而，每当他们发现一个潜在的匹配，酶就变成了一个相关的称为羟乙膦酸双加氧酶（HEPD）的酶，产生一个非常类似于甲基膦酸的产物，但这种产物不能切割产生甲烷。研究人员设法揭示MPnS的结构，希望能帮助他们找到其他细菌的酶变体。为了找到这种结构，麻省理工学院的研究小组使用了X射线结晶学，他们在一个没有氧气的特殊室内进行了结晶学研究。他们知道酶需要氧进行催化产生甲基膦酸，所以通过消除氧气，他们可以知道在反应进行之前，酶会绑定到哪种必要的反应伙伴上。研究人员比较了MPnS和HEPD晶体学数据，发现了一个小而关键的区别。在这两种酶的活性部位，有一种叫做谷氨酰胺的氨基酸。在MPnS，这个谷氨酰胺分子与铁结合，这是甲基膦酸酯生产的必要辅助因子。谷氨酰胺被笨重的氨基酸异亮氨酸固定在铁结合定位，就在MPnS谷氨酰胺的正下方。然而，在HEPD中，异亮氨酸被甘氨酸取代，而谷氨酰胺可以自由的重新调整，使其不再与铁绑定。此外，研究人员发现，将HEPD中的甘氨酸变成异亮氨酸足以使其转换为MPnS酶。通过基因序列数据库中搜索成千上万的微生物，研究人员发现了数百个与原始MPnS酶有同样结构配置的酶。此外，这些都是生活在海洋中的微生物，其中有一种是极其丰富的海洋微生遍在远洋杆菌（Pelagibacter ubique）。
