มีทาโนเจนเป็นอาร์เคีย แบบไม่ใช้ออกซิเจน ที่ผลิตมีเทนเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการเผาผลาญ พลังงาน กล่าว คือการสลายตัวการผลิตมีเทนหรือเมทาโนเจเนซิส เป็น เส้นทางชีวเคมีเดียวสำหรับ การสร้าง ATPในมีทาโนเจน มีทาโนเจนที่รู้จักทั้งหมดอยู่ในโดเมนอาร์เคียเท่านั้น แม้ว่าแบคทีเรียพืชและ เซลล์ สัตว์ บางชนิด ก็ทราบกันว่าผลิตมีเทนได้เช่นกัน^{[ 1 ]}อย่างไรก็ตาม เส้นทางชีวเคมีสำหรับการผลิตมีเทนในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้แตกต่างจากในมีทาโนเจนและไม่ก่อให้เกิดการสร้าง ATP มีทาโนเจนอยู่ในไฟลั มต่างๆ ภายในโดเมนอาร์เคีย การศึกษาก่อนหน้านี้จัดให้มีทาโนเจนที่รู้จักทั้งหมดอยู่ในซูเปอร์ไฟลัม Euryarchaeota ^{[ 2 ] [ 3 ]}อย่างไรก็ตาม ข้อมูลฟิโลจีโนมิกส์ล่าสุดนำไปสู่การจัดจำแนกใหม่เป็นไฟลัมต่างๆ หลายไฟลัม^{[ 4 ]}มีเทนโนเจนพบได้ทั่วไปในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนต่างๆ เช่น ตะกอนในทะเลและน้ำจืดพื้นที่ ชุ่มน้ำ ทางเดินอาหารของสัตว์โรงบำบัดน้ำเสีย ดินนาข้าวและหลุมฝังกลบขยะ [ ^{5 ] ใน}ขณะที่มีเทนโนเจนบางชนิดเป็นเอ็กซ์ตรีโมไฟล์เช่นMethanopyrus kandleriซึ่งเจริญเติบโตได้ระหว่าง 84 ถึง 110 °C (183 ถึง 230 °F) ^{[ 6 ]}หรือMethanonatronarchaeum thermophilumซึ่งเจริญเติบโตได้ในช่วง pH 8.2 ถึง 10.2 และ ความเข้มข้นของ Na ⁺ 3 ถึง 4.8 M ^{[ 7 ]} แต่ ไอโซเลตส่วนใหญ่เป็นเมโซฟิลิกและเจริญเติบโตได้ที่ pH เป็นกลาง^{[ 8 ]}

โดยทั่วไปแล้วเมทาโนเจนจะมีรูปร่างเป็นทรงกลม (cocci) หรือทรงกระบอก (rods) แต่ก็อาจพบเป็นเส้นใยยาว ( Methanobrevibacter filiformis , Methanospirillum hungatei ) และรูปร่างโค้ง ( Methanobrevibacter curvatus , Methanobrevibacter cuticularis ) ได้เช่นกัน มีเมทาโนเจนมากกว่า 150 ชนิดที่ได้รับการอธิบายไว้^{[ 9 ]}ซึ่งไม่ได้ก่อตัวเป็น กลุ่ม โมโนฟิเลติกในโดเมนอาร์เคีย (ดูอนุกรมวิธาน) พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตแบบ ไม่ใช้ออกซิเจนโดยเฉพาะ ที่ไม่สามารถทำงานภายใต้สภาวะที่มีออกซิเจนได้เนื่องจากเอนไซม์เมทาโนเจเนซิสและคลัสเตอร์ FeS ที่เกี่ยวข้องกับการผลิต ATP มีความไวต่อออกซิเจนอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ระดับความไวต่อออกซิเจนนั้นแตกต่างกันไป เนื่องจากมักตรวจพบเมทาโนเจเนซิสในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนชั่วคราว เช่น ดินนาข้าว^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}และมีการเสนอถึงกลไกโมเลกุลต่างๆ ที่อาจเกี่ยวข้องกับ การล้าง พิษออกซิเจนและอนุมูลอิสระออกซิเจน (ROS) ^{[ 13 ]}ตัวอย่างเช่นCandidatus Methanothrix paradoxum ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่เพิ่งค้นพบและพบได้ทั่วไปในพื้นที่ชุ่มน้ำและดิน สามารถทำงานได้ในไมโครไซต์ที่ปราศจากออกซิเจนภายในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจน^{[ 14 ]}แต่มีความไวต่อการมีอยู่ของออกซิเจนแม้ในระดับเล็กน้อย และโดยปกติแล้วไม่สามารถทนต่อความเครียดจากออกซิเจนได้เป็นเวลานาน อย่างไรก็ตามMethanosarcina barkeriจากวงศ์พี่น้องMethanosarcinaceaeนั้นมีความพิเศษตรงที่มีเอนไซม์superoxide dismutase (SOD) และอาจอยู่รอดได้นานกว่าสายพันธุ์อื่น ๆ ในที่ที่มีO ₂ ^{[ 3 ]}

เช่นเดียวกับอาร์เคียอื่นๆ เมทาโนเจนไม่มีเพปติโดไกลแคนซึ่งเป็นพอลิเมอร์ที่พบในผนังเซลล์ของแบคทีเรีย^{[ 15 ]}แต่เมทาโนเจนบางชนิดมีผนังเซลล์ที่เกิดจาก ซูโด เพปติโดไกลแคน (หรือที่รู้จักกันในชื่อซูโดมูเรอิน ) ^{[ 16 ]}อย่างไรก็ตาม เมทาโนเจนส่วนใหญ่มี โครงสร้างโปรตีน แบบพาราคริสตัลไลน์ (S-layer) ที่ประกอบเข้าด้วยกันเหมือนจิ๊กซอว์ [ ^{17 ] ใน}บางสายพันธุ์มีเยื่อหุ้มเซลล์ชนิดที่พบได้น้อยกว่า เช่น ปลอกโปรตีนของMethanospirillumหรือเมทาโนคอนดรอยตินของเซลล์ที่รวมตัวกัน ของ Methanosarcina ^{[ 18 ]}

ในสภาพแวดล้อม แบบไร้ออกซิเจนเมทาโนเจนมีบทบาทสำคัญทางนิเวศวิทยาในการกำจัดไฮโดรเจนส่วนเกินและผลิตภัณฑ์จากการหมักที่เกิดจากการหายใจแบบไร้ออกซิเจนรูป แบบอื่น ^{[ 19 ]}โดยทั่วไปแล้วเมทาโนเจนจะเจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมที่ตัวรับอิเล็กตรอน ทั้งหมด นอกเหนือจาก CO2 ₍เช่นออกซิเจน ไนเตรตเหล็กเฟอร์ริก ( Fe(III)) และซัลเฟต ) หมดไป สภาพแวดล้อมดังกล่าวได้แก่ พื้นที่ชุ่มน้ำและดินนาข้าว ทางเดินอาหารของสัตว์ต่างๆ (สัตว์เคี้ยวเอื้อง สัตว์ขาปล้อง มนุษย์) ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}โรงบำบัดน้ำเสียและหลุมฝังกลบ ตะกอนในมหาสมุทรน้ำลึก และปล่องภูเขาไฟใต้ทะเล^{[ 23 ]}สภาพแวดล้อมส่วนใหญ่เหล่านี้ไม่ได้ถูกจัดอยู่ในประเภทสุดขั้ว ดังนั้นเมทาโนเจนที่อาศัยอยู่ในนั้นจึงไม่ถือว่าเป็นเอ็กซ์ตรีโมไฟล์เช่นกัน อย่างไรก็ตาม เมทาโนเจนหลายชนิดที่ได้รับการศึกษามาอย่างดีเป็นเมทาโนฟิล เช่นMethanopyrus kandleri , Methanothermobacter marburgensisและMethanocaldococcus jannaschiiในทางกลับกัน เมทาโนเจนในลำไส้ เช่นMethanobrevibacter smithiiที่พบได้ทั่วไปในมนุษย์ หรือMethanobrevibacter ruminantiumที่พบได้ทั่วไปในสัตว์เคี้ยวเอื้อง เป็นเมโซฟิล

ในหินบะซอลต์ ลึกใกล้ สันกลางมหาสมุทรเมทาโนเจนสามารถรับไฮโดรเจนจาก ปฏิกิริยา เซอร์เพนติไนเซชันของโอลิวีนได้ ดังที่สังเกตได้ในแหล่งความร้อนใต้พิภพของ Lost Cityการสลายตัวทางความร้อนของน้ำและการแตกตัวของ น้ำด้วยรังสี เป็นแหล่งไฮโดรเจนที่เป็นไปได้อีกแหล่งหนึ่ง เมทาโนเจนเป็นตัวการสำคัญในการคืนแร่ธาตุของคาร์บอนอินทรีย์ใน ตะกอน ขอบทวีปและตะกอนน้ำอื่นๆ ที่มีอัตราการตกตะกอนสูงและมีสารอินทรีย์ในตะกอนสูง ภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิที่เหมาะสม มีเทนชีวภาพสามารถสะสมในแหล่งสะสมขนาดใหญ่ของมีเทนแคลทเรต^{[ 24 ]}ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนที่สำคัญของคาร์บอนอินทรีย์ในตะกอนขอบทวีปและเป็นแหล่งกักเก็บที่สำคัญของก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพ^{[ 25 ]}

มีการค้นพบเมทาโนเจนในสภาพแวดล้อมสุดขั้วหลายแห่งบนโลก เช่น ฝังอยู่ใต้น้ำแข็งหลายกิโลเมตรในกรีนแลนด์และอาศัยอยู่ในดินทะเลทรายที่ร้อนและแห้งแล้ง พวกมันเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นอาร์เคียที่พบได้ทั่วไปในแหล่งที่อยู่อาศัยใต้ดินลึก นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ พบจุลินทรีย์ที่มีชีวิตที่สร้างมีเทนในตัวอย่างแกนน้ำแข็งธารน้ำแข็งที่ดึงมาจากใต้กรีนแลนด์ประมาณ 3 กิโลเมตร พวกเขายังพบกระบวนการเผาผลาญอย่างต่อเนื่องที่สามารถซ่อมแซมความเสียหายของโมเลกุลขนาดใหญ่ได้ที่อุณหภูมิ 145 ถึง –40 °C ^{[ 6 ]}

การศึกษาวิจัยอีกชิ้นหนึ่ง^{[ 7 ]}ยังได้ค้นพบเมทาโนเจนในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงบนโลก นักวิจัยได้ศึกษาตัวอย่างดินและไอระเหยหลายสิบตัวอย่างจากสภาพแวดล้อมทะเลทรายที่แตกต่างกันห้าแห่งในยูทาห์ไอดาโฮและแคลิฟอร์เนียในสหรัฐอเมริกาและในแคนาดาและชิลีจากตัวอย่างเหล่านี้ พบว่าตัวอย่างดินห้าตัวอย่างและตัวอย่างไอระเหยสามตัวอย่างจากบริเวณใกล้เคียงสถานีวิจัยทะเลทรายดาวอังคารในยูทาห์มีสัญญาณของเมทาโนเจนที่มีชีวิต^{[ 8 ]}

นักวิทยาศาสตร์บางคนเสนอว่าการมีอยู่ของมีเทนใน ชั้นบรรยากาศ ของดาวอังคารอาจบ่งชี้ถึงมีเทนเจนดั้งเดิมบนดาวเคราะห์ดวงนั้น^{[ 26 ]}ในเดือนมิถุนายน 2019 ยานสำรวจ Curiosity ของ NASA ตรวจพบมีเทน ซึ่งมักเกิดจากจุลินทรีย์ใต้ดิน เช่น มีเทนเจน ซึ่งบ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร^{[ 27 ]}

จุลินทรีย์ที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับเมทาโนเจนคือจุลินทรีย์ออกซิไดซ์มีเทนแบบไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งใช้มีเทนเป็นสารตั้งต้นร่วมกับการลดซัลเฟตและไนเตรต^{[ 28 ]}เมทาโนเจนส่วนใหญ่เป็น ผู้ผลิต แบบออโตโทรฟิกแต่จุลินทรีย์ที่ออกซิไดซ์ CH ₃ COO ⁻จะถูกจัดเป็นเฮเทอโรโทรฟแทน

ระบบทางเดินอาหารของสัตว์มีลักษณะเป็นสภาพแวดล้อมที่อุดมไปด้วยสารอาหารและส่วนใหญ่เป็นสภาวะไร้ออกซิเจน ทำให้เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมสำหรับจุลินทรีย์หลายชนิด รวมถึงเมทาโนเจน แม้จะเป็นเช่นนั้น เมทาโนเจนและอาร์เคียโดยทั่วไปก็ถูกมองข้ามไปในฐานะส่วนหนึ่งของจุลินทรีย์ในลำไส้จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ อย่างไรก็ตาม พวกมันมีบทบาทสำคัญในการรักษาสมดุลของลำไส้โดยการใช้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการหมักของแบคทีเรีย เช่น H₂ _อะซิเตต เมทานอล และเมทิลอะมีน

Methanobrevibacter smithiiเป็นอาร์เคียที่สร้างมีเทนที่เด่นในจุลินทรีย์ ใน ลำไส้ของมนุษย์^{[ 29 ]}การสำรวจอย่างกว้างขวางเมื่อเร็ว ๆ นี้เกี่ยวกับการมีอยู่ของอาร์เคียในลำไส้ของสัตว์ โดยอาศัยการวิเคราะห์ 16S rRNA ได้ให้มุมมองที่ครอบคลุมเกี่ยวกับความหลากหลายและความอุดมสมบูรณ์ของอาร์เคีย^{[ 30 ] [ 31 ] [ 21 ]}การศึกษาเหล่านี้เปิดเผยว่ามีอาร์เคียเพียงไม่กี่สายพันธุ์เท่านั้น โดยส่วนใหญ่เป็นเมทาโนเจน ในขณะที่อาร์เคียที่ไม่สร้างมีเทนนั้นหายากและมีปริมาณน้อย การจำแนกทางอนุกรมวิธานของความหลากหลายของอาร์เคียระบุว่ามีตัวแทนของไฟลัมเพียงสามไฟลัมเท่านั้นที่มีอยู่ในทางเดินอาหารของสัตว์ ได้แก่ Methanobacteriota (อันดับ Methanobacteriales), Thermoplasmatota (อันดับ Methanomassiliicoccales) และ Halobacteriota (อันดับ Methanomicrobiales และ Methanosarcinales) อย่างไรก็ตาม ไม่ได้มีการตรวจพบทุกวงศ์และทุกสกุลภายในอันดับเหล่านี้ในลำไส้ของสัตว์ แต่พบเพียงไม่กี่สกุลเท่านั้น ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกมันมีการปรับตัวเฉพาะเจาะจงให้เข้ากับสภาพแวดล้อมในลำไส้

การวิเคราะห์โปรตีโอมิกส์เชิงเปรียบเทียบนำไปสู่การระบุโปรตีนลายเซ็น 31 ชนิดที่เฉพาะเจาะจงสำหรับเมทาโนเจน (หรือที่รู้จักกันในชื่อเมทาโนอาร์คีโอตา) โปรตีนส่วนใหญ่เหล่านี้เกี่ยวข้องกับการสร้างมีเทน และอาจทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายโมเลกุลที่มีศักยภาพสำหรับเมทาโนเจน นอกจากนี้ โปรตีน 10 ชนิดที่พบในเมทาโนเจนทั้งหมด ซึ่งมีร่วมกันในอาร์คีโอโกลบัสบ่งชี้ว่าทั้งสองกลุ่มนี้มีความสัมพันธ์กัน ในแผนภูมิวิวัฒนาการ เมทาโนเจนไม่ได้เป็นกลุ่มโมโนฟิเลติก และโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม ดังนั้น การมีอยู่ร่วมกันอย่างเป็นเอกลักษณ์ของโปรตีนจำนวนมากในเมทาโนเจนทั้งหมดอาจเกิดจากการถ่ายโอนยีนแบบข้ามสายพันธุ์^{[ 32 ]}นอกจากนี้ โปรตีนใหม่ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งซัลไฟด์ยังเชื่อมโยงกับอาร์คีโอตาเมทาโนเจน^{[ 33 ]}จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์โปรตีโอมิกส์เพิ่มเติมเพื่อจำแนกสกุลเฉพาะภายในกลุ่มเมทาโนเจนและเปิดเผยเส้นทางใหม่สำหรับการเผาผลาญเมทาโนเจน

วิธีการจัดลำดับดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอสมัยใหม่ได้ชี้แจงถึงเครื่องหมายทางพันธุกรรมหลายอย่างที่เฉพาะเจาะจงกับกลุ่มเมทาโนเจนหลายกลุ่ม การค้นพบดังกล่าวได้แยกเมทาโนเจน 9 ตัวจากสกุล Methanoculleus และพบว่ามีอย่างน้อย 2 ยีนสังเคราะห์เทรฮาโลสที่พบในจีโนมทั้ง 9 ตัว^{[ 34 ]}จนถึงขณะนี้ ยีนดังกล่าวถูกสังเกตพบเฉพาะในสกุลนี้เท่านั้น ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นเครื่องหมายในการระบุอาร์เคีย Methanoculleus ได้ เมื่อเทคนิคการจัดลำดับก้าวหน้าขึ้นและฐานข้อมูลมีข้อมูลทางพันธุกรรมมากขึ้น ก็จะสามารถระบุสายพันธุ์และลักษณะต่างๆ ได้มากขึ้น แต่สกุลจำนวนมากยังคงไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ ตัวอย่างเช่น เมทาโนเจนที่ชอบเกลือเป็นจุลินทรีย์ที่อาจมีความสำคัญต่อวัฏจักรคาร์บอนในระบบนิเวศพื้นที่ชุ่มน้ำชายฝั่ง แต่ดูเหมือนว่าจะยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ สิ่งพิมพ์ล่าสุดฉบับหนึ่งได้แยกสายพันธุ์ใหม่จากสกุลMethanohalophilusซึ่งอาศัยอยู่ในน้ำทะเลที่มีซัลไฟด์สูง ที่น่าสนใจคือ พวกเขาได้แยกส่วนต่างๆ ของจีโนมของสายพันธุ์นี้ที่แตกต่างจากสายพันธุ์อื่นๆ ที่แยกได้ในสกุลนี้ ( Methanohalophilus mahii , Methanohalophilus halophilus , Methanohalophilus portucalensis , Methanohalophilus euhalbius ) ความแตกต่างบางประการ ได้แก่ จีโนมที่มีการอนุรักษ์สูง การเผาผลาญกำมะถันและไกลโคเจน และความต้านทานต่อไวรัส^{[ 35 ]}เครื่องหมายทางจีโนมที่สอดคล้องกับสภาพแวดล้อมของจุลินทรีย์ได้รับการสังเกตในกรณีอื่นๆ อีกมากมาย การศึกษาหนึ่งพบว่าอาร์เคียที่ผลิตมีเทนที่พบในโซนการแตกร้าวด้วยแรงดันน้ำมีจีโนมที่แตกต่างกันไปตามความลึกในแนวดิ่ง จีโนมใต้ดินและบนพื้นผิวแตกต่างกันไปตามข้อจำกัดที่พบในโซนความลึกแต่ละโซน แม้ว่าจะพบความหลากหลายในระดับละเอียดในการศึกษานี้ด้วย^{[ 36 ]}เครื่องหมายทางจีโนมที่ชี้ไปยังปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อมมักจะไม่จำกัด การสำรวจ Thermoplasmata ที่สร้างมีเทนพบสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ในลำไส้ของมนุษย์และสัตว์ สายพันธุ์ใหม่นี้ยังพบในสภาพแวดล้อมที่มีมีเทนอื่นๆ เช่น ดินในพื้นที่ชุ่มน้ำ แม้ว่ากลุ่มที่แยกได้ในพื้นที่ชุ่มน้ำจะมีแนวโน้มที่จะมีจำนวนยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระมากกว่า ซึ่งไม่พบในกลุ่มเดียวกันที่แยกได้ในระบบทางเดินอาหารของมนุษย์และสัตว์^{[ 37 ]}ปัญหาทั่วไปในการระบุและค้นพบสายพันธุ์ใหม่ของเมทาโนเจนคือ บางครั้งความแตกต่างทางจีโนมอาจมีขนาดเล็กมาก แต่กลุ่มวิจัยกลับตัดสินใจว่ามีความแตกต่างมากพอที่จะแยกออกเป็นสายพันธุ์แต่ละชนิดได้ งานวิจัยชิ้นหนึ่งได้นำกลุ่มของ Methanocellales มาทำการศึกษาเปรียบเทียบทางจีโนม สายพันธุ์ทั้งสามเดิมทีถือว่าเหมือนกัน แต่การแยกจีโนมอย่างละเอียดแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างระหว่างจีโนมที่เคยคิดว่าเหมือนกัน ความแตกต่างพบได้ในจำนวนสำเนาของยีน และยังมีความหลากหลายทางเมตาบอลิซึมที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลทางจีโนมด้วย^{[ 38 ]}

ลายเซ็นทางจีโนมไม่เพียงแต่ช่วยให้สามารถระบุเมทาโนเจนและยีนที่มีลักษณะเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมได้เท่านั้น แต่ยังนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของอาร์เคียเหล่านี้ด้วย เมทาโนเจนบางชนิดต้องปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจน ยีนที่เกี่ยวข้องกับการผลิตสารต้านอนุมูลอิสระถูกพบในเมทาโนเจน และบางกลุ่มมีแนวโน้มที่จะมีการเพิ่มจำนวนของลักษณะทางจีโนมนี้ เมทาโนเจนที่มีจีโนมที่มีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระที่เพิ่มขึ้นอาจเป็นหลักฐานว่าการเพิ่มจีโนมนี้อาจเกิดขึ้นในช่วงเหตุการณ์ออกซิเจนครั้งใหญ่^{[ 39 ]}ในการศึกษาอื่น สายพันธุ์สามสายพันธุ์จากสายพันธุ์ Thermoplasmatales ที่แยกได้จากทางเดินอาหารของสัตว์เผยให้เห็นความแตกต่างทางวิวัฒนาการ ยีนฮิสโตนที่คล้ายกับยูคาริโอตซึ่งมีอยู่ในจีโนมของเมทาโนเจนส่วนใหญ่ไม่ได้ปรากฏอยู่ ซึ่งบ่งชี้ถึงหลักฐานว่าสาขาบรรพบุรุษสูญหายไปภายใน Thermoplasmatales และสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้อง^{[ 40 ]}ยิ่งไปกว่านั้น กลุ่ม Methanomassiliicoccus มีจีโนมที่ดูเหมือนจะสูญเสียยีนทั่วไปจำนวนมากที่เข้ารหัสขั้นตอนแรก ๆ ของการสร้างมีเทน ยีนเหล่านี้ดูเหมือนจะถูกแทนที่ด้วยยีนที่เข้ารหัสเส้นทางการสร้างมีเทนแบบเมทิลเลตใหม่ เส้นทางนี้ได้รับการรายงานในสภาพแวดล้อมหลายประเภท ซึ่งชี้ให้เห็นถึงวิวัฒนาการที่ไม่จำเพาะเจาะจงต่อสภาพแวดล้อม และอาจชี้ให้เห็นถึงความเบี่ยงเบนจากบรรพบุรุษ^{[ 41 ]}

เป็นที่ทราบกันดีว่าเมทาโนเจนผลิตมีเทนจากสารตั้งต้น เช่น H2 _/ CO2 _,อะซิเตต, ฟอร์เมต , เมทานอล และเมทิลอะมีน ในกระบวนการที่เรียกว่าเมทาโนเจเนซิส [ ^{42 ] ปฏิกิริยา}เมทาโนเจเนซิสที่แตกต่างกันจะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยชุดเอนไซม์และโค เอนไซม์ที่ไม่ซ้ำกัน แม้ว่ากลไกของปฏิกิริยาและพลังงานจะแตกต่างกันไปในแต่ละปฏิกิริยา แต่ปฏิกิริยาทั้งหมดเหล่านี้มีส่วนช่วยในการผลิตพลังงานสุทธิที่เป็นบวกโดยการสร้างความแตกต่างของความเข้มข้น ของไอออน ที่ใช้ในการขับเคลื่อนการสังเคราะห์ ATP ^{[ 43 ]}ปฏิกิริยาโดยรวมสำหรับเมทาโนเจเนซิส H2 _/ CO2 _คือ :

${\displaystyle {\ce {CO2 + 4 H2 -> CH4 + 2 H2O}}}$(∆G˚' = -134 kJ/mol CH ₄ )

สิ่งมีชีวิตที่ได้รับการศึกษาอย่างดีซึ่งผลิตมีเทนผ่านกระบวนการสร้างมีเทนจาก H2 _/ CO2 _{ได้แก่} Methanosarcina barkeri , Methanobacterium thermoautotrophicumและMethanobacterium wolfei [ ^{44 ] [ 45 ] [ 46 ] สิ่ง}มีชีวิตเหล่านี้มักพบในสภาพแวดล้อมแบบไร้ออกซิเจน^{[ 42 ]}

ในระยะแรกสุดของการเกิดมีเทนจาก H2/CO2 นั้น CO2 _จะจับ_{กับเม}ทาโนฟูแรน (MF) และถูกรีดิวซ์เป็นฟอร์มิล-MF กระบวนการรีดิวซ์ แบบดูดพลังงาน นี้ (∆G˚'= +16 kJ/mol) ขึ้นอยู่กับความพร้อมของ H2 _และถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ฟอร์มิล-MF ดีไฮโดรจีเนส^{[ 42 ]}

${\displaystyle {\ce {CO2 + H2 + MF -> HCO-MF + H2O}}}$

จากนั้นส่วนประกอบฟอร์มิลของฟอร์มิล-MF จะถูกถ่ายโอนไปยังโคเอนไซม์เตตระไฮโดรเมทาโนเทอริน (H4MPT) และถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งรู้จักกันในชื่อฟอร์มิลทรานสเฟอเรสส่งผลให้เกิดการสร้างฟอร์มิล-H4MPT ^{[ 42 ]}

${\displaystyle {\ce {HCO-MF + H4MPT -> HCO-H4MPT + MF}}}$

จากนั้นฟอร์มิล-H4MPT จะถูกรีดิวซ์เป็นเมทิล-H4MPT เมทิล-H4MPT จะผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิสแบบขั้นตอนเดียว ตามด้วยการรีดิวซ์แบบสองขั้นตอนเป็นเมทิล-H4MPT การรีดิวซ์แบบย้อนกลับได้สองขั้นตอนนี้ได้รับความช่วยเหลือจากโคเอนไซม์ F ₄₂₀ซึ่งตัวรับไฮไดรด์จะเกิดการออกซิเดชันโดยอัตโนมัติ^{[ 42 ]}เมื่อเกิดการออกซิเดชันแล้วแหล่งจ่ายอิเล็กตรอนของ F _{420 จะถูกเติมเต็มโดยการรับอิเล็กตรอนจาก H 2}ขั้นตอนนี้ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเมทิลีน H4MPT ดีไฮโดรจีเนส^{[ 47 ]}

${\displaystyle {\ce {HCO-H4MPT + H+ -> CH-H4MPT+ + H2O}}}$(การลดฟอร์มิล-H4MPT)

${\displaystyle {\ce {CH-H4MPT+ + F420H2 -> CH2=H4MPT + F420 + H+}}}$(การไฮโดรไลซิสของเมทิล-H4MPT)

${\displaystyle {\ce {CH2=H4MPT + H2 -> CH3-H4MPT + H+}}}$(การลด H4MPT)

ถัดไป หมู่เมทิลของเมทิล-M4MPT จะถูกถ่ายโอนไปยังโคเอนไซม์ M ผ่านปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาโดยเมทิลทรานสเฟอเรส^{[ 48 ] [ 49 ]}

${\displaystyle {\ce {CH3-H4MPT + HS-CoM -> CH3-S-CoM + H4MPT}}}$

ขั้นตอนสุดท้ายของการสร้างมีเทนจาก H2 _/ CO2 _{เกี่ยวข้อง}กับเมทิลโคเอนไซม์ M รีดักเทสและโคเอนไซม์สองตัว ได้แก่ N-7 เมอร์แคปโตเฮปทาโนอิลทรีโอนีนฟอสเฟต (HS-HTP) และโคเอนไซม์_{F430 HS-HTP บริจาคอิเล็กตรอนให้กับเมทิลโคเอนไซม์ M ทำให้เกิดการสร้างมีเทนและไดซัลไฟด์ผสมของ HS-CoM [50] ในทางกลับกัน F430 ทำ}หน้าที่เป็น^{กลุ่มโปรส}เตติกให้กับรีดักเทส H2 _{บริจาค}อิเล็กตรอนให้กับไดซัลไฟด์ผสมของ HS-CoM และสร้างโคเอนไซม์ M ขึ้นใหม่^{[ 51 ]}

${\displaystyle {\ce {CH3-S-CoM + HS-HTP -> CH4 + CoM-SS-HTP}}}$(การเกิดมีเทน)

${\displaystyle {\ce {CoM-SS-HTP + H2 -> HS-CoM + HS-HTP}}}$(การสร้างโคเอนไซม์เอ็มขึ้นใหม่)

มีเทนโนเจนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนเพื่อบำบัดน้ำเสียและสารมลพิษอินทรีย์ในน้ำ อุตสาหกรรมต่างๆ ได้เลือกใช้มีเทนโนเจนเนื่องจากความสามารถในการสร้างไบโอมีเทนในระหว่างการย่อยสลายน้ำเสีย ซึ่งทำให้กระบวนการมีความยั่งยืนและคุ้มค่า^{[ 52 ]}

การย่อยสลายทางชีวภาพในถังหมักแบบไร้ออกซิเจนเกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกันสี่ขั้นตอนที่ดำเนินการโดยจุลินทรีย์ต่าง ๆ^{[ 53 ]}ขั้นตอนแรกคือการไฮโดรไลซิสของสารอินทรีย์พอลิเมอร์ที่ไม่ละลายน้ำโดยจุลินทรีย์ไร้ออกซิเจน เช่น Streptococcus และ Enterobacterium ^{[ 54 ]}ในขั้นตอนที่สอง แอซิโดเจนจะย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์ที่ละลายอยู่ในน้ำเสียให้เป็นกรดไขมันในขั้นตอนที่สาม อะซิโตเจนจะเปลี่ยนกรดไขมันให้เป็นอะซิเตตในขั้นตอนสุดท้าย มีทาโนเจนจะเผาผลาญอะซิเตตให้เป็นก๊าซมีเทนก๊าซมีเทนซึ่งเป็นผลพลอยได้จะออกจากชั้นน้ำและทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานเพื่อขับเคลื่อนกระบวนการบำบัดน้ำเสียภายในถังหมัก จึงสร้างกลไกที่ยั่งยืนด้วยตนเอง^{[ 55 ]}

นอกจากนี้ เมทาโนเจนยังช่วยลดความเข้มข้นของสารอินทรีย์ในน้ำเสียที่ไหลบ่าได้อย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 56 ]}ตัวอย่างเช่นน้ำเสียทางการเกษตรที่มีสารอินทรีย์สูงเป็นสาเหตุสำคัญของการเสื่อมโทรมของระบบนิเวศทางน้ำ ความไม่สมดุลทางเคมีอาจนำไปสู่ผลกระทบรุนแรง เช่นภาวะยูโทรฟิเคชัน การบำบัดน้ำเสียด้วยการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนสามารถป้องกันการเกิดปรากฏการณ์สาหร่ายบานสะพรั่งที่ไม่คาดคิดในระบบน้ำได้ รวมถึงดักจับกระบวนการสร้างมีเทน ไว้ ภายในถังย่อยสลาย ซึ่งจะนำไบโอมีเทนไปใช้ในการผลิตพลังงานและป้องกันไม่ให้ก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพอย่างมีเทนถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ

องค์ประกอบอินทรีย์ของน้ำเสียมีความหลากหลายอย่างมาก โครงสร้างทางเคมีของสารอินทรีย์จะคัดเลือกเมทาโนเจนเฉพาะเพื่อทำการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน ตัวอย่างเช่น สมาชิกใน สกุล Methanosaetaมีบทบาทสำคัญในการย่อยสลายน้ำเสียจากโรงงานผลิตน้ำมันปาล์ม (POME) และของเสียจากโรงเบียร์^{[ 56 ]}การปรับปรุงระบบบำบัดน้ำเสียให้มีความหลากหลายของจุลินทรีย์มากขึ้นเพื่อลดปริมาณสารอินทรีย์ในการบำบัดนั้นอยู่ภายใต้การวิจัยอย่างจริงจังในสาขาวิศวกรรมจุลชีววิทยาและเคมี^{[ 57 ]}เครื่องปฏิกรณ์แบบไม่ใช้ออกซิเจนหลายเฟสแบบหลายขั้นตอนและระบบเครื่องปฏิกรณ์แบบตะกอนไหลขึ้นรุ่นใหม่ในปัจจุบันได้รับการออกแบบให้มีคุณสมบัติที่เป็นนวัตกรรมใหม่เพื่อรับมือกับน้ำเสียที่มีปริมาณมาก สภาวะอุณหภูมิที่รุนแรง และสารประกอบที่อาจยับยั้งการทำงาน^{[ 58 ]}

ในตอนแรก มีการพิจารณาเมทาโนเจนว่าเป็นแบคทีเรีย เนื่องจากไม่สามารถแยกแยะอาร์เคียและแบคทีเรียได้ก่อนที่จะมีการนำเทคนิคทางโมเลกุล เช่น การจัดลำดับดีเอ็นเอและ PCR มาใช้ นับตั้งแต่มีการนำโดเมนอาร์เคียมาใช้โดย Carl Woese ในปี 1977 ^{[ 59 ]}เมทาโนเจนจึงถูกพิจารณาว่าเป็นกลุ่มโมโนฟิเลติกเป็นเวลานาน ซึ่งต่อมาได้รับการตั้งชื่อว่า Euryarchaeota (ซูเปอร์)ไฟลัม อย่างไรก็ตาม การศึกษาอย่างเข้มข้นในสภาพแวดล้อมต่างๆ ได้พิสูจน์แล้วว่ามีสายพันธุ์ที่ไม่สร้างเมทาโนเจนเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในกลุ่มสายพันธุ์ที่สร้างเมทาโนเจน

การพัฒนาการจัดลำดับจีโนมโดยตรงจากตัวอย่างสิ่งแวดล้อม (เมตาจีโนมิกส์) ทำให้สามารถค้นพบเมทาโนเจนกลุ่มแรกนอกซูเปอร์ไฟลัม Euryarchaeota ได้ สายพันธุ์เมทาโนเจนที่คาดว่าจะเป็นกลุ่มแรกคือ Bathyarchaeia ^{[ 60 ]}ซึ่งเป็นคลาสภายในไฟลัม Thermoproteota ต่อมาพบว่าสายพันธุ์นี้ไม่ได้ผลิตเมทาโนเจน แต่ใช้เอนไซม์ Acr ที่แตกต่างกันอย่างมากในการออกซิไดซ์แอลเคน ซึ่งคล้ายกับยีนสำคัญของการสร้างเมทาโนเจน คือเมทิล-CoM รีดักเทส (McrABG) ^{[ 61 ]}ไอโซเลตแรกของ Bathyarchaeum tardum จากตะกอนของทะเลสาบชายฝั่งในรัสเซียแสดงให้เห็นว่ามันเผาผลาญสารประกอบอะโรมาติกและโปรตีน^{[ 62 ]}ตามที่คาดการณ์ไว้ก่อนหน้านี้จากการศึกษาเมตาจีโนมิกส์^{[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]}อย่างไรก็ตาม มีการค้นพบเมทาโนเจนที่คาดว่าจะเป็นกลุ่มใหม่นอก Euryarchaeota เพิ่มขึ้นโดยอาศัยการมีอยู่ของ McrABG

ตัวอย่างเช่น พบเมทาโนเจนในไฟลัม Thermoproteota (อันดับ Methanomethyliales, Korarchaeales, Methanohydrogenales, Nezhaarchaeales) และ Methanobacteriota_B (อันดับ Methanofastidiosales) นอกจากนี้ ยังมีการแยกสายพันธุ์เมทาโนเจนใหม่บางสายพันธุ์ออกมาในวัฒนธรรมบริสุทธิ์ ซึ่งทำให้ค้นพบเมทาโนเจเนซิสชนิดใหม่: เมทาโนเจเนซิสแบบรีดิวซ์เมทิลที่ขึ้นอยู่กับ H2 _ซึ่งเป็นอิสระจากเส้นทาง Wood-Ljungdahl ตัวอย่างเช่น ในปี 2012 อันดับ Methanoplasmatales จากไฟลัม Thermoplasmatota ได้รับการอธิบายว่าเป็นอันดับที่เจ็ดของเมทาโนเจน^{[ 66 ]}ต่อมา อันดับนี้ได้รับการเปลี่ยนชื่อเป็น Methanomassiliicoccales โดยอิงจาก Methanomassiliicoccus luminyensis ที่แยกได้จากลำไส้ของมนุษย์^{[ 67 ] [ 68 ]}

สายพันธุ์ใหม่ในไฟลัม Halobacteriota อันดับ Methanonatronarchaeales ถูกค้นพบในทะเลสาบน้ำเค็มอัลคาไลน์ในไซบีเรียในปี 2017 ^{[ 69 ] [ 70 ]} สายพันธุ์ นี้ยังใช้กระบวนการสร้างมีเทนโดยการลดเมทิลที่ขึ้นอยู่กับ H ₂แต่ที่น่าสนใจคือมีวิถี Wood-Ljungdahl เกือบสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้เชื่อมต่อกับ McrABG เนื่องจากไม่พบคอมเพล็กซ์ MtrA-H ^{[ 71 ] [ 72 ]}

อนุกรมวิธานของเมทาโนเจนสะท้อนให้เห็นถึงวิวัฒนาการของอาร์เคีย เหล่านี้ โดยบางการศึกษาชี้ให้เห็นว่าบรรพบุรุษร่วมสุดท้ายของอาร์เคียเป็นเมทาโนเจน^{[ 73 ]}หากถูกต้อง สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าสายพันธุ์อาร์เคียจำนวนมากสูญเสียความสามารถในการผลิตมีเทนและเปลี่ยนไปใช้กระบวนการเผาผลาญประเภทอื่น ปัจจุบัน เมทาโนเจนที่แยกได้ส่วนใหญ่เป็นของหนึ่งในสามไฟลัมของอาร์เคีย ( การจำแนกประเภท GTDB รุ่น 220): Halobacteriota, Methanobacteriota และ Thermoplasmatota ภายใต้ประมวลกฎการตั้งชื่อสากลสำหรับโปรคาริโอต^{[ 74 ]}ทั้งสามไฟลัมเป็นของอาณาจักรเดียวกันคือ Methanobacteriati ^{[ 75 ] [ 76 ] โดยรวมแล้ว มีเมทาโนเจนมากกว่า 150 ชนิดที่รู้จักในวัฒนธรรม โดยบาง ชนิด}มีมากกว่าหนึ่งสายพันธุ์^{[ 77} ]

• ไฟลัมHalobacteriota
  • ชั้นเมทาโนเซล เลีย
    • ลำดับเมทาโนเซลเลส
      • วงศ์เมทาโนเซลลาซี
        • สกุลMethanocella Sakai และคณะ 2008
          • Methanocella paludicola Sakai et al. 2008 (ชนิดต้นแบบ)
          • Methanocella arvoryzae Sakai และคณะ 2010
          • Methanocella conradii Lü และ Lu 2012
        • สกุลMethanooceanicella Zhang et al. 2024
          • Methanooceanicella nereidis Zhang et al. 2024 (ชนิดต้นแบบ)
  • คลาสเมทาโนไมโครเบีย
    • อันดับMethanomicrobiales
      • วงศ์Methanocalculaceae Zhilina et al. 2014
        • สกุลMethanocalculus Ollivier และคณะ 1998
          • Methanocalculus halotolerans Ollivier และคณะ 2541 (ชนิดพันธุ์)
          • Methanocalculus alkaliphilus Sorokin et al. 2015
          • Methanocalculus chunghsingensis Lai และคณะ 2547
          • Methanocalculus natronophilus Zhilina และคณะ 2014
          • Methanocalculus pumilus Mori et al. 2000
          • Methanocalculus taiwanensisลาย และคณะ 2545
      • วงศ์Methanocorpusculaceae (Zellner et al. 1989)
        • Methanocorpusculum Zellnerและคณะ 1988
          • Methanocorpusculum parvum Zellner และคณะ 2531 (ชนิดพันธุ์)
          • Methanocorpusculum bavaricum Zellner และคณะ 1989
          • เมทาโนคอร์ปัสคูลัม ลาเบรียนัม
          • Methanocorpusculum sinense Zellner และคณะ 1989
      • วงศ์Methanomicrobiaceae Balch และ Wolfe 1981
        • สกุลMethanomicrobium Balch และ Wolfe 1981
          • Methanomicrobium mobile (Paynter and Hungate 1968) Balch and Wolfe 1981 (ชนิดต้นแบบ)
          • Methanomicrobium antiquum Mochimaru และคณะ 2559
        • สกุลMethanoculleus Maestrojuán และคณะ 1990
          • Methanoculleus bourgensis corrig. (Ollivierและคณะ 1986) Maestrojuánและคณะ 1990 (ชนิดพันธุ์)
          • Methanoculleus chikugoensis Dianou และคณะ 2544
          • Methanoculleus horonobensis Shimizu et al. 2013
          • Methanoculleus hydrogenitrophicus Tian et al. 2010
          • เมทาโนคัลเลียส มาริสนิกรี
          • Methanoculleus palmolei Zellner และคณะ 1998
          • Methanoculleus receptaculi Cheng et al. 2008
          • Methanoculleus sediminisเฉินและคณะ 2558
          • Methanoculleus submarinus Mikucki et al. 2003
          • Methanoculleus taiwanensis Weng et al. 2015
          • Methanoculleus thermophilus corrig. (Rivard and Smith 1982) Maestrojuán et al. 1990
        • สกุลMethanogenium Romesser และคณะ 1981
          • Methanogenium cariaci Romesserและคณะ 1981 (ชนิดพันธุ์)
          • เมทาโนเจเนียม ฟริจิดัม
          • Methanogenium marinum Chong และคณะ 2546
          • เมทาโนเจเนียม ออร์กาโนฟิลัม
        • สกุลMethanofollis Zellner และคณะ 1999
          • Methanofollis tationis (Zabel และคณะ 1986) Zellner และคณะ 2542 (ประเภทสายพันธุ์)
          • Methanofollis aquaemaris Lai and Chen 2001
          • Methanofollis เอธานอลิคัสอิมาจิและคณะ 2552
          • Methanofollis Fontis Chen และคณะ 2020
          • Methanofollis formosanus Wu et al. 2005
          • Methanofollis liminatans (Zellnerและคณะ 1990) Zellnerและคณะ 1999
      • วงศ์Methanoregulaceae Sakai และคณะ 2012
        • สกุลMethanoregula Bräuer และคณะ 2554
          • Methanoregula boonei Bräuerและคณะ 2554 (ชนิดพันธุ์)
          • Methanoregula formicica Yashiro และคณะ 2554
      • วงศ์Methanospirillaceaeบูนและคณะ 2002
        • เรือข้ามฟาก Methanospirillumและคณะ 1974
          • Methanospirillum hungatei corrig. เรือเฟอร์รี่และคณะ 2517 (ชนิดพันธุ์)
          • Methanospirillum lacunae Iino และคณะ 2010
          • Methanospirillum psychrodurumโจวและคณะ 2014
          • Methanospirillum stamsii Parshina และคณะ 2014
  • ชั้นเมทาโนนาโทรนาร์เคีย
    • อันดับMethanonatronarchaeales
      • วงศ์Methanonatronarchaeaceae Sorokin และคณะ 2018
        • สกุลMethanonatronarchaeum Sorokin et al. 2018
          • Methanonatronarchaeum thermophilum Sorokin et al. 2018 (ชนิดต้นแบบ)
  • ชั้นเมทาโนซาร์ซิ เนีย
    • อันดับMethanosarcinales
      • วงศ์Methanosarcinaceae
        • ประเภทMethanosarcina Kluyver และ van Niel 1936
          • Methanosarcina barkeri Schnellen 1947 (ชนิดพันธุ์)
          • เมทาโนซาร์ซินา อะซิติโวแรนส์
          • Methanosarcina balticaฟอนไคลน์และคณะ 2545
          • Methanosarcina flavescens Kern และคณะ 2559
          • Methanosarcina horonobensis Shimizu et al. 2011
          • Methanosarcina lacustris Simankova et al. 2002
          • Methanosarcina mazei (Barker 1936) Mah และ Kuhn 1984
          • Methanosarcina semesiae Lyimo และคณะ 2000
          • Methanosarcina siciliae (Stetter และ König 1989) Ni et al. 1994
          • Methanosarcina soligelidi Wagner et al. 2013
          • Methanosarcina spelaei Ganzert และคณะ 2014
          • Methanosarcina subterraneaชิมิสึและคณะ 2558
          • Methanosarcina thermophila Zinder et al. 1985
          • Methanosarcina vacuolata Zhilina และ Zavarzin 1987
        • สกุลMethanimicrococcus corrig สปรินเจอร์และคณะ 2000
          • Methanimicrococcus blatticola corrig. Sprenger et al. 2000 (ชนิดต้นแบบ)
          • Methanimicrococcus hacksteinii Protasov และ Brune 2025
          • Methanimicrococcus hongohii Protasov และ Brune 2025
          • Methanimicrococcus stummii Protasov และ Brune 2025
        • สกุลMethanococcoides Sowers และ Ferry 1985
          • Methanococcoides methylutens Sowers and Ferry 1985 (ชนิดต้นแบบ)
          • Methanococcoides alaskense Singh et al. 2005
          • Methanococcoides burtonii Franzmann et al. 1993
          • Methanococcoides orientisเหลียงและคณะ 2022
          • Methanococcoides vulcani L'Haridon et al. 2014
        • สกุลMethanohalobium Zhilina และ Zavarzin 1988
          • Methanohalobium evestigatum corrig. Zhilina and Zavarzin 1988 (ชนิดต้นแบบ)
        • สกุลMethanohalophilus Paterek และ Smith 1988
          • Methanohalophilus mahii Paterek and Smith 1988 (ชนิดต้นแบบ)
          • Methanohalophilus halophilus (Zhilina 1984) วิลฮาร์มและคณะ 1991
          • Methanohalophilus levihalophilus Katayama และคณะ 2014
          • Methanohalophilus portucalensis Boone และคณะ 1993
          • Methanohalophilus profundi L'Haridon และคณะ 2021
        • สกุลMethanolapillus Protasov และ Brune 2025
          • Methanolapillus millepedarum Protasov and Brune 2025 (ชนิดต้นแบบ)
          • เมทานอลอะฟิลลัส แอฟริคานัสโปรตาซอฟ และ บรูเน 2025
          • เมทานอลอะพิลลัส โอคุมาเอะโปรตาซอฟ และ บรูเน 2025
        • ประเภทMthanthanolobus König และ Stetter 1983
          • Methanolobus tindarius König and Stetter 1983 (ชนิดต้นแบบ)
          • เมทานอลโอบัส บอมเบย์เอนซิส คาดัมและคณะ 1994
          • Methanolobus chelungpuianus Wu and Lai 2015
          • Methanolobus halotolerans Shen et al. 2020
          • เมธานอลโลบัส แมงโกรวีโจวและคณะ 2023
          • Mthananobus oregonensis (Liu et al. 1990) Boone 2002
          • Mthananobus profundi Mochimaru และคณะ 2552
          • Methanolobus psychrotolerans Chen et al. 2018
          • Mthananobus sediminisโจวและคณะ 2023
          • Methanolobus taylorii Oremland and Boone 1994
          • Mthananobus vulcani Stetter และคณะ 1989
          • เมธาโนโลบัส ซินเดรี โดเออร์เฟิร์ตและคณะ 2552
        • สกุลMethanomethylovorans Lomans และคณะ 2547
          • Methanomethylovorans hollandica Lomans et al. 2004 (ชนิดต้นแบบ)
          • Methanomethylovorans thermophila Jiang et al. 2005
          • Methanomethylovorans uponensis Cha และคณะ 2014
        • สกุลMethanosalsum Boone และ Baker 2002
          • Methanosalsum zhilinae (Mathrani et al. 1988) Boone and Baker 2002 (ชนิดพันธุ์)
          • Methanosalsum natronophilum Sorokin และคณะ 2558
      • วงศ์Methanotrichaceae
        • สกุลMethanothrix Huser และคณะ 1983
          • Methanothrix soehngenii Huser et al. 1983 (ชนิดต้นแบบ)
          • Methanothrix harundinacea (Ma et al. 2006) Akinyemiและคณะ 2021
          • Methanothrix thermoacetophila corrig. Nozhevnikova and Chudina 1988
          • " Candidatus Methanothrix Paradoxa" คอร์ริก มุมและคณะ 2017
      • วงศ์Methermicoccaceae
        • สกุลMethermicoccus Cheng และคณะ 2550
          • Methermicoccus shengliensis Chengและคณะ 2550 (ชนิดพันธุ์)
• ไฟลัมเมทาโนแบคทีเรียโต
  • คลาสเมทาโนแบคทีเรีย
    • อันดับเมทาโนแบคทีเรียล
      • วงศ์แบคทีเรียเมทาโนแบคทีเรีย
        • สกุลMethanobacterium Kluyver และ van Niel 1936
          • Methanobacterium formicicum Schnellen 1947 (ชนิดต้นแบบ)
          • เมทาโนแบคทีเรียม ไบรอันติ
        • สกุลMethanobrevibacter Balch และ Wolfe 1981
          • Methanobrevibacter ruminantium (Smith and Hungate 1958) Balch and Wolfe 1981 (ชนิดต้นแบบ)
          • Methanobrevibacter acididurans Savant et al. 2002
          • Methanobrevibacter arboriphilus corrig. (Zeikus and Henning 1975) Balch and Wolfe 1981
          • Methanobrevibacter boviskoreani Lee et al. 2013
          • Methanobrevibacter curvatus Leadbetter and Breznak 1997
          • Methanobrevibacter cuticularis Leadbetter และ Breznak 1997
          • Methanobrevibacter filiformis Leadbetter et al. 1998
          • Methanobrevibacter gottschalkii Miller and Lin 2002
          • Methanobrevibacter intestini Weinberger et al. 2025
          • Methanobrevibacter millerae Rea et al. 2007
          • Methanobrevibacter olleyae Reaและคณะ 2550
          • Methanobrevibacter oralis Ferrari et al. 1995
          • Methanobrevibacter smithii Balch and Wolfe 1981
          • Methanobrevibacter thaueri Miller และ Lin 2002
          • Methanobrevibacter woesei Miller และ Lin 2002
          • Methanobrevibacter wolinii Miller and Lin 2002
          • " Methanobrevibacter massiliense " Huynh และคณะ 2015
        • สกุลMethanosphaera Miller และ Wolin 1985
          • Methanosphaera stadtmanae corrig. Miller and Wolin 1985 (ชนิดต้นแบบ)
          • Methanosphaera cuniculi Biavatiและคณะ 1990
        • สกุลMethanothermobacter Wasserfallen และคณะ 2000
          • Methanothermobacter thermautotrophicus corrig. (Zeikus and Wolfe 1972) Wasserfallen et al. 2000 (ชนิดต้นแบบ)
          • Methanothermobacter crinale Cheng et al. 2012
          • Methanothermobacter defluvii (Kotelnikova et al. 1994) Boone 2002
          • Methanothermobacter marburgensis Wasserfallen et al. 2000
          • Methanothermobacter tenebrarumนากามูระ และคณะ 2013
          • Methanothermobacter thermoflexus (Kotelnikova และคณะ 1994) Boone 2002
          • Methanothermobacter thermophilus (Laurinavichus et al. 1990) Boone 2002
          • Methanothermobacter wolfei corrig. (Winter et al. 1985) Wasserfallen et al. 2000
      • วงศ์เมทาโนเทอร์มา
        • สกุลMethanothermus Stetter 1982
          • Methanothermus fervidus Stetter 1982 (ชนิดพันธุ์)
  • ชั้นเมทาโนไพรี
    • อันดับMethanopyrales
      • วงศ์เมทาโนไพร์ซี
        • สกุลMethanopyrus Kurr และคณะ 1992
          • Methanopyrus kandleri Kurrและคณะ 2535 (ชนิดพันธุ์)
  • คลาสเมทาโนค็อกซี
    • สั่งซื้อเมทาโนค็อกคาล
      • วงศ์Methanococcaceae Balch และ Wolfe 1981
        • สกุลMethanococcus Kluyver และ van Niel 1936
          • Methanococcus vannielii Stadtman and Barker 1951 (ชนิดต้นแบบ)
          • เมทาโนค็อกคัส เอโอลิคัส
          • เมทาโนค็อกคัส เบอร์โทนี
          • เมทาโนค็อกคัส ชุงห์ซิงเจนซิส
          • เมทาโนค็อกคัส เดลต้า
          • เมทาโนค็อกคัส จันนาสซี
          • เมทาโนค็อกคัส มาริพาลูดิส
        • สกุลMethanofervidicoccus
          • Methanofervidicoccus abyssi Sakaiและคณะ 2019 (ชนิดพันธุ์)
        • สกุลMethanothermococcus
          • Methanothermococcus thermolithotrophicus (Huber et al. 1984) Whitman 2002 (ชนิดต้นแบบ)
      • วงศ์Methanocaldococcaceae
        • สกุลMethanocaldococcus
          • Methanocaldococcus jannaschii (Jones et al. 1984) Whitman 2002 (ชนิดต้นแบบ)
        • สกุลเมทาโนทอร์ริ ส
          • Methanotorris igneus (Burggraf et al. 1990) Whitman 2002 (ชนิดต้นแบบ)
• ไฟลัมเทอร์โมพลาสมาโตตา
  • คลาสเทอร์โมพลาสมาตา
    • สั่งซื้อMethanomassiliicoccales
      • วงศ์Methanomassiliicoccaceae
        • สกุลMethanomassiliicoccus Dridi และคณะ 2555
          • Methanomassiliicoccus luminyensis Dridiและคณะ 2555 (ชนิดพันธุ์)
      • วงศ์เมทาโนเมทิลโอฟิลา ซี
        • สกุลMethanomethylophilus Borrel et al. 2024
          • Methanomethylophilus alvi Borrel et al. 2024 (ชนิดต้นแบบ)

• เอ็กซ์ตรีโมไฟล์
• วัฏจักรไฮโดรเจน
• คราเคน มาเร
• รายชื่อสกุลของอาร์เคีย
• มีเทนแคลทเรต
• จุลินทรีย์ผลิตมีเทนในระบบทางเดินอาหารของสัตว์เคี้ยวเอื้อง
• เมทาโนไพรัส
• เมทาโนโทรฟ