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在墨西哥灣持續發生的深水地平線漏油事件中，最後（也是唯一）的防禦措施是微小的——數十億個以烴為食的微生物，例如食烷菌。事實上，在海面上下使用超過 830,000 加侖化學分散劑處理油汙的主要動機是將石油分解成更小的液滴，以便細菌更容易消耗。
“如果石油變成非常小的液滴，微生物的降解速度會快得多，”加拿大漁業和海洋部近海石油、天然氣和能源研究中心主任、微生物生態學家肯尼斯·李說。他一直在測量墨西哥灣的石油液滴，以確定分散劑的使用效果。“分散劑也可以刺激微生物的生長。細菌會咀嚼分散劑和石油。”
幾十年來，科學家們一直在尋求基因改造，以增強這些微生物在陸地或海洋中吞噬溢油的能力。甚至遺傳學家克雷格·文特爾在上週推出世界上第一個合成細胞時也預測了這種應用，路易斯維爾大學的微生物學家羅納德·阿特拉斯指出，第一個轉基因生物的專利之一是一種以碳氫化合物為食的微生物。但是，沒有任何跡象表明這種生物被應用於實驗室之外。
“微生物現在可以使用，但在大多數情況下它們是無效的，”南密西西比大學的海洋微生物學家傑伊·格萊姆斯說。目前，沒有人造微生物在利用碳氫化合物方面比天然存在的微生物更有效。
自然界充滿了大量的生物，它們作為一個群落結合在一起分解石油——沒有一種微生物，無論其基因如何增強，都比這種天然防禦更有效。“我們觀察的每一個海洋，從南極到北極，都有降解石油的細菌，”阿特拉斯說。在阿拉斯加埃克森·瓦爾迪茲號溢油事件發生後，他對轉基因微生物和其他清理方案進行了評估。“石油有數千種化合物。它很複雜，以它為食的群落也很複雜。超級細菌之所以失敗，是因為它與適應環境的群落競爭。”
幫助現有的數千種微生物群落，例如各種弧菌和假單胞菌屬的物種，更快地吞噬石油也不容易——播種實驗通常都失敗了。“微生物很像青少年，它們很難控制，”伍茲霍爾海洋研究所的海洋化學家克里斯·雷迪說。“自然界會把它全部吞噬的概念是不準確的，至少在我們擔心的時間尺度上是不準確的。”
就像您的汽車一樣，這些海洋生物的細菌和真菌使用碳氫化合物作為燃料，並釋放溫室氣體二氧化碳 (CO2) 作為結果。本質上，微生物使用酶和海水中的氧氣分解海運石油中碳氫化合物的環狀結構。最終的結果是古代石油變成了現代細菌生物量——種群可以在幾天內呈指數級增長。“在墨西哥灣深處，有一個土著的 [微生物] 種群適應了來自大量海上交通和日常溢油的石油。石油並不新鮮，”李說，他還在監測地表下的石油羽流。“世界各地有如此多的自然滲漏，如果不是微生物，我們海洋中就會有大量的石油。”
在墨西哥灣海水中，氧氣消耗量高達 30% 的測量結果表明，微生物正在努力吞噬石油。“我認為石油附近水中氧氣消耗 30% 表明細菌正在降解，”阿特拉斯說。
這在靠近地表的地方效果最好，無論是在陸地還是海上，那裡的溫水細菌，例如嗜油脫硫菌可以茁壯成長；較冷、較深的水域會抑制微生物的生長。“每降低 10 攝氏度，新陳代謝就會減慢大約兩到三倍，”加州大學聖巴巴拉分校的生物地球化學家大衛·瓦倫丁指出。他剛剛從國家科學基金會獲得資金，用於描述微生物對持續溢油事件的反應。“較深的東西，由於溫度太低，會發生得非常緩慢。”
不幸的是，這正是深水地平線石油最終似乎到達的地方。“他們在 800 到 1,400 米的深度看到了石油，”北卡羅來納大學教堂山分校的微生物生態學家安德烈亞斯·特斯克說。他的研究生盧克·麥凱在研究船鵜鶘號上，首先報告了這種地下羽流，正如美國礦產管理服務局“深層溢油”專案等小規模實驗所預測的那樣。“它要麼在地表，要麼懸浮在水柱中，並可能下沉到沉積物中。”
然而，微生物是唯一一種在水中更深處分解石油的方法，遠離地表上的物理過程，例如蒸發或波浪。“當談到石油降解時，深水主要由微生物構成”，儘管這些群落的研究不如地表的群落深入，佐治亞大學的微生物地球化學家薩曼莎·喬伊指出。“只要有氧氣存在，它就會被咀嚼掉。”
然而，要了解微生物如何工作以及速度如何，需要更好地瞭解到底有多少石油在那裡。“這是一個規模的問題，我們不知道規模，”喬伊說。“我們需要知道有多少石油洩漏出來。沒有這些資訊，我們就無法開始計算潛在的需氧量或其他任何東西。”英國石油公司現在承認，其最初估計的每天約 200,000 加侖的漏油量太低，但沒有提供替代方案；獨立專家估計每天高達 400 萬加侖。
可以新增肥料，例如鐵、氮和磷，以刺激這種細菌的生長，這種方法被用來加速阿拉斯加海岸沿線沉積物中埃克森·瓦爾迪茲號溢油事件後的微生物活性。“我們看到生物降解率提高了三到五倍，”阿特拉斯說，這表明該技術可能在石油氾濫的路易斯安那州海岸也有效。“那是數百英里的海岸線，是有史以來最大的生物修復專案。”
但這嚴格來說是在岸上的。“在海洋中，你如何將營養物質與石油一起儲存？”李問道。“新增到土壤中更容易。這就是為什麼你在公海中看不到生物修復的原因。”對溼地中的土壤進行曝氣也會帶來自身的問題；李嘗試在有限氧氣的情況下耕作新斯科舍省的浸油溼地，以增加微生物活性。“那沒用。結果我們發生了嚴重的侵蝕，”他說。“如果石油到達岸邊，我們的建議是讓石油留在原地，讓大自然來解決。”
但是沉積物，無論是路易斯安那州沼澤地的泥漿還是深海海底，都缺乏氧氣。這意味著依靠厭氧微生物——透過硫酸鹽而不是氧氣生存的古代生物——來完成消耗溢油的髒活。“好氧發生需要 10 天，而厭氧發生需要 365 天，”阿特拉斯談到阿莫科·卡迪茲號溢油事件後石油的分解。特斯克補充說：“較重的成分正在下沉到沉積物中，形成油性或焦油狀的地毯或被掩埋。然後它們更難降解。”
由於石油的充足供應和渴望吞噬它的微生物的繁榮，這種厭氧環境可以在海水本身中局部發展。在深水中，與地表水的混合較少，無法提供新鮮的氧氣供應，可能會導致死區。“它不與大氣交換，”喬伊指出。“一旦氧氣消失，你如何替換它？它不會被冬季風暴攪動。”這對石油的快速分解以及洛菲利亞珊瑚和其他固著深水生物來說都是壞訊息。
與此同時，在水面下深處新增 130,000 加侖分散劑會產生不確定的影響；它甚至可能最終殺死它旨在幫助的微生物，這要歸功於Corexit 9527A含有溶劑 2-丁氧基乙醇，這是一種已知的人類致癌物，對動物和其他生物有毒。但美國環境保護署、國家海洋和大氣管理局和其他機構正在監測新增這種分散劑是否最終會促進微生物生長，從而危險地消耗氧氣水平，以及其他潛在的環境不良影響。
微生物群落的反應速度也不清楚。“哪些微生物群落的反應最快？”特斯克問道。“知道這一點會很有趣”，而這次溢油事件可能會提供真實的答案。喬伊指出，一些研究表明，石油洩漏實際上可以透過刺激各種固定重要營養物質的細菌的生長來為自己提供氮。與此同時，原生動物等微生物捕食者往往會削弱潛在的食油微生物的效率。
科學家們仍在努力部署已知的石油吞噬者，例如Alcanivorax，以緩釋肥料和微生物混合的形式製成圍油柵。在實驗中，這種微生物圍油柵在兩個月內吞噬了重質燃油，並且“實驗廢水足夠清潔，可以釋放回大海，”威爾士班戈大學的環境遺傳學家彼得·戈裡辛說。但是，“在墨西哥灣，石油的量實在太大了。石油被分散了，但沒有足夠的[氮]和[磷]來供給細菌生長。”
最終，只有微生物才能從海洋中去除石油。“從長遠來看，在這種情況下，生物降解會去除環境中大部分的石油，”李說。或者，正如喬伊所說，“它們很聰明，很頑強，它們基本上可以吃釘子……微生物必須再次拯救我們。”
無論如何，石油將在環境中殘留很長時間。阿特拉斯指出，微生物分解碳氫化合物需要“幾周到幾個月甚至幾年，這取決於化合物和濃度——而不是幾個小時或幾天”。“許多真正的焦油或瀝青化合物不容易受到微生物的攻擊……焦油往往會持續存在。瀝青往往會持續存在。”
瓦倫丁補充說：“如果細菌能吃掉它們，我們就不會用它們來鋪路了。”