Vier Prozent der globalen Methanmenge stammen aus einer ungewöhnlichen Quelle: den sauerstoffreichen Gebieten der Ozeane. Ungewöhnlich, weil es dort keine Produzenten für das Gas gibt, denn die wichtigsten Hersteller aus der Gruppe der Archaeen leben normalerweise strikt anaerob. 2008 hatten Forscher postuliert, das Methan entstehe bei der Spaltung von Methylphosphonsäure, doch wurde diese Verbindung bisher nicht im Meer nachgewiesen. Außerdem wäre seine Biosynthese sehr komplex.

Der Gedanke an Methylphosphonsäure als Methanursprung kam den Wissenschaftlern, weil sie bei vielen aeroben Mikroorganismen ein Enzym entdeckt hatten, das eine Kohlenstoff-Phosphor-Bindung kappen kann, wodurch das Methan freigesetzt wird. Genau diese Bindung interessierte auch Wilfred van der Donk und William Metcalf von der University of Illinois und ihre Kollegen, aber mit einem ganz anderen Hintergrund: Diese schwer zu lösende Bindung macht Phosphonate, also Abkömmlinge der Phosphonsäure, zu aussichtsreichen Kandidaten für Antibiotika – sie konkurrieren mit anderen Substanzen in Mikroorganismen um Bindungsstellen an Enzymen, sind dann aber schlechter abzubauen.

Auf der Suche nach passenden Phosphonatproduzenten stießen die Forscher auf das ebenfalls zu den Archaeen zählende und weit verbreitete Nitrosopumilus maritimus. Der Mikroorganismus besitzt das Gen für ein Enzym, das anderen Enzymen der Phosphonatsynthese ähnelt. Als sie dieses in Escherichia coli einbrachten und zur Massenproduktion anregten, stellten sie erstaunt fest, dass ihr Meeresbewohner Methylphosphonsäure produzierte.

Allerdings liegt diese Säure nicht frei vor, sondern ist offenbar an andere, größere Moleküle, wahrscheinlich Zucker, gebunden. Frei wird sie – und damit auch das Methan – erst, wenn die Zellen absterben und abgebaut werden. Eine Genomanalyse zeigte zudem, dass wohl nicht nur N. maritimus diese Fähigkeit besitzt, sondern auch seine weitere Verwandtschaft. Vorsichtig hochgerechnet, würden diese in den sauerstoffreichen Schichten der Ozeane lebenden Archaeen genug Phosphonsäuren produzieren, um die rätselhaften Methanvorkommen zu erklären.