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在墨西哥湾持续发生的深水地平线漏油事件中，最后（也是唯一）的防御措施是微小的——数十亿个以烃为食的微生物，例如食烷菌。事实上，在海面上下使用超过 830,000 加仑化学分散剂处理油污的主要动机是将石油分解成更小的液滴，以便细菌更容易消耗。
“如果石油变成非常小的液滴，微生物的降解速度会快得多，”加拿大渔业和海洋部近海石油、天然气和能源研究中心主任、微生物生态学家肯尼斯·李说。他一直在测量墨西哥湾的石油液滴，以确定分散剂的使用效果。“分散剂也可以刺激微生物的生长。细菌会咀嚼分散剂和石油。”
几十年来，科学家们一直在寻求基因改造，以增强这些微生物在陆地或海洋中吞噬溢油的能力。甚至遗传学家克雷格·文特尔在上周推出世界上第一个合成细胞时也预测了这种应用，路易斯维尔大学的微生物学家罗纳德·阿特拉斯指出，第一个转基因生物的专利之一是一种以碳氢化合物为食的微生物。但是，没有任何迹象表明这种生物被应用于实验室之外。
“微生物现在可以使用，但在大多数情况下它们是无效的，”南密西西比大学的海洋微生物学家杰伊·格莱姆斯说。目前，没有人造微生物在利用碳氢化合物方面比天然存在的微生物更有效。
自然界充满了大量的生物，它们作为一个群落结合在一起分解石油——没有一种微生物，无论其基因如何增强，都比这种天然防御更有效。“我们观察的每一个海洋，从南极到北极，都有降解石油的细菌，”阿特拉斯说。在阿拉斯加埃克森·瓦尔迪兹号溢油事件发生后，他对转基因微生物和其他清理方案进行了评估。“石油有数千种化合物。它很复杂，以它为食的群落也很复杂。超级细菌之所以失败，是因为它与适应环境的群落竞争。”
帮助现有的数千种微生物群落，例如各种弧菌和假单胞菌属的物种，更快地吞噬石油也不容易——播种实验通常都失败了。“微生物很像青少年，它们很难控制，”伍兹霍尔海洋研究所的海洋化学家克里斯·雷迪说。“自然界会把它全部吞噬的概念是不准确的，至少在我们担心的时间尺度上是不准确的。”
就像您的汽车一样，这些海洋生物的细菌和真菌使用碳氢化合物作为燃料，并释放温室气体二氧化碳 (CO2) 作为结果。本质上，微生物使用酶和海水中的氧气分解海运石油中碳氢化合物的环状结构。最终的结果是古代石油变成了现代细菌生物量——种群可以在几天内呈指数级增长。“在墨西哥湾深处，有一个土著的 [微生物] 种群适应了来自大量海上交通和日常溢油的石油。石油并不新鲜，”李说，他还在监测地表下的石油羽流。“世界各地有如此多的自然渗漏，如果不是微生物，我们海洋中就会有大量的石油。”
在墨西哥湾海水中，氧气消耗量高达 30% 的测量结果表明，微生物正在努力吞噬石油。“我认为石油附近水中氧气消耗 30% 表明细菌正在降解，”阿特拉斯说。
这在靠近地表的地方效果最好，无论是在陆地还是海上，那里的温水细菌，例如嗜油脱硫菌可以茁壮成长；较冷、较深的水域会抑制微生物的生长。“每降低 10 摄氏度，新陈代谢就会减慢大约两到三倍，”加州大学圣巴巴拉分校的生物地球化学家大卫·瓦伦丁指出。他刚刚从国家科学基金会获得资金，用于描述微生物对持续溢油事件的反应。“较深的东西，由于温度太低，会发生得非常缓慢。”
不幸的是，这正是深水地平线石油最终似乎到达的地方。“他们在 800 到 1,400 米的深度看到了石油，”北卡罗来纳大学教堂山分校的微生物生态学家安德烈亚斯·特斯克说。他的研究生卢克·麦凯在研究船鹈鹕号上，首先报告了这种地下羽流，正如美国矿产管理服务局“深层溢油”项目等小规模实验所预测的那样。“它要么在地表，要么悬浮在水柱中，并可能下沉到沉积物中。”
然而，微生物是唯一一种在水中更深处分解石油的方法，远离地表上的物理过程，例如蒸发或波浪。“当谈到石油降解时，深水主要由微生物构成”，尽管这些群落的研究不如地表的群落深入，佐治亚大学的微生物地球化学家萨曼莎·乔伊指出。“只要有氧气存在，它就会被咀嚼掉。”
然而，要了解微生物如何工作以及速度如何，需要更好地了解到底有多少石油在那里。“这是一个规模的问题，我们不知道规模，”乔伊说。“我们需要知道有多少石油泄漏出来。没有这些信息，我们就无法开始计算潜在的需氧量或其他任何东西。”英国石油公司现在承认，其最初估计的每天约 200,000 加仑的漏油量太低，但没有提供替代方案；独立专家估计每天高达 400 万加仑。
可以添加肥料，例如铁、氮和磷，以刺激这种细菌的生长，这种方法被用来加速阿拉斯加海岸沿线沉积物中埃克森·瓦尔迪兹号溢油事件后的微生物活性。“我们看到生物降解率提高了三到五倍，”阿特拉斯说，这表明该技术可能在石油泛滥的路易斯安那州海岸也有效。“那是数百英里的海岸线，是有史以来最大的生物修复项目。”
但这严格来说是在岸上的。“在海洋中，你如何将营养物质与石油一起保存？”李问道。“添加到土壤中更容易。这就是为什么你在公海中看不到生物修复的原因。”对湿地中的土壤进行曝气也会带来自身的问题；李尝试在有限氧气的情况下耕作新斯科舍省的浸油湿地，以增加微生物活性。“那没用。结果我们发生了严重的侵蚀，”他说。“如果石油到达岸边，我们的建议是让石油留在原地，让大自然来解决。”
但是沉积物，无论是路易斯安那州沼泽地的泥浆还是深海海底，都缺乏氧气。这意味着依靠厌氧微生物——通过硫酸盐而不是氧气生存的古代生物——来完成消耗溢油的脏活。“好氧发生需要 10 天，而厌氧发生需要 365 天，”阿特拉斯谈到阿莫科·卡迪兹号溢油事件后石油的分解。特斯克补充说：“较重的成分正在下沉到沉积物中，形成油性或焦油状的地毯或被掩埋。然后它们更难降解。”
由于石油的充足供应和渴望吞噬它的微生物的繁荣，这种厌氧环境可以在海水本身中局部发展。在深水中，与地表水的混合较少，无法提供新鲜的氧气供应，可能会导致死区。“它不与大气交换，”乔伊指出。“一旦氧气消失，你如何替换它？它不会被冬季风暴搅动。”这对石油的快速分解以及洛菲利亚珊瑚和其他固着深水生物来说都是坏消息。
与此同时，在水面下深处添加 130,000 加仑分散剂会产生不确定的影响；它甚至可能最终杀死它旨在帮助的微生物，这要归功于Corexit 9527A含有溶剂 2-丁氧基乙醇，这是一种已知的人类致癌物，对动物和其他生物有毒。但美国环境保护署、国家海洋和大气管理局和其他机构正在监测添加这种分散剂是否最终会促进微生物生长，从而危险地消耗氧气水平，以及其他潜在的环境不良影响。
微生物群落的反应速度也不清楚。“哪些微生物群落的反应最快？”特斯克问道。“知道这一点会很有趣”，而这次溢油事件可能会提供真实的答案。乔伊指出，一些研究表明，石油泄漏实际上可以通过刺激各种固定重要营养物质的细菌的生长来为自己提供氮。与此同时，原生动物等微生物捕食者往往会削弱潜在的食油微生物的效率。
科学家们仍在努力部署已知的石油吞噬者，例如Alcanivorax，以缓释肥料和微生物混合的形式制成围油栅。在实验中，这种微生物围油栅在两个月内吞噬了重质燃油，并且“实验废水足够清洁，可以释放回大海，”威尔士班戈大学的环境遗传学家彼得·戈里辛说。但是，“在墨西哥湾，石油的量实在太大了。石油被分散了，但没有足够的[氮]和[磷]来供给细菌生长。”
最终，只有微生物才能从海洋中去除石油。“从长远来看，在这种情况下，生物降解会去除环境中大部分的石油，”李说。或者，正如乔伊所说，“它们很聪明，很顽强，它们基本上可以吃钉子……微生物必须再次拯救我们。”
无论如何，石油将在环境中残留很长时间。阿特拉斯指出，微生物分解碳氢化合物需要“几周到几个月甚至几年，这取决于化合物和浓度——而不是几个小时或几天”。“许多真正的焦油或沥青化合物不容易受到微生物的攻击……焦油往往会持续存在。沥青往往会持续存在。”
瓦伦丁补充说：“如果细菌能吃掉它们，我们就不会用它们来铺路了。”