因為讀博期間看了一本舊書,于是發表了一篇《Cell》文章



《Cell》雜志最近發表了有關昆蟲共生細菌的新功能,這些細菌實際上已經發育成為了昆蟲的組成部分。

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文章一作、埃默里大學生物系博后學者Hassan Salem在生物學家Nicole Gerardo實驗室工作。他們專門研究昆蟲微生物相互作用進化生態學。該實驗室結合基因組學等實驗方法,目的是了解有益和有害微生物如何與宿主建立并維持關系。

人類腸道容納了1萬種細菌,這些微生物群落既可以從微生物角度研究它們的遺傳特征,也可以動態地反映環境變化。例如,在城市居住的人體內的微生物與在野外狩獵的人體內的微生物通常具有不同特點。

與人類不同的是,昆蟲的生活環境一般較為恒定,它們可作為研究微生物與宿主之間共生關系的簡單模型。

Salem對一種名為Cassida rubiginosa的龜甲蟲非常癡迷。他在德國Max Planck研究所讀博期間看過已故共生系統研究先驅Paul Buchner寫的一本有關Cassida rubiginosa的書?!皶袑懙?,與大多數食葉甲蟲不同,Cassida rubiginosa擁有與眾不同的填滿細菌的囊狀器官,”Salem在查找過去的文獻資料時發現?!坝捎谶^去缺乏高分辨率的顯微設備,也沒有基因組測序技術,所以他們沒能對這些神秘微生物的功能發表評論?!?/span>

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利用現代熒光成像技術觀察囊狀器官橫切面中的共生細菌

受這篇文章啟發,Salem去新西蘭收集了一些食葉甲蟲。這些甲蟲主要以帶刺的加州薊(菊科)為食。對新西蘭牧羊人來說加州薊是一種使牧草減產的有害雜草,并且極難去除。

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食葉甲蟲體內的共生細菌可以幫助它們分解加州薊上多數動物都無法消化的大量的由膠質(pectin)等難消化物質組成的植物細胞壁。Salem說:“Cassida rubiginosa甲蟲的前腸有兩個器官用于儲藏細菌,除此之外別無它用。這些器官的功能相當于人類肝臟,富含分解和加工食物的工具?!?/span>

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利用基因組測序技術,研究人員成功鑒定了這種昆蟲共生細菌,并將其命名為Candidatus Stammera capleta以紀念80年前第一次報道它們的生態學家Hans Jurgen Stammer。

它們的基因組只有27萬個堿基對,對比其他自由生活的微生物,這樣的基因組大小差不多跟細胞內的細胞器相當。例如調節細胞內新陳代謝的線粒體就含有10萬個堿基對。盡管該細菌的基因組很小,但它仍具有降解果膠的能力。

“細菌有果膠消化基因,甲蟲的消化系統可以從細菌分解物中獲得氨基酸和維生素等營養元素,”Salem說。

“對我來說,我認為那本古老的著作對這種新細菌的發現非常重要,”Salem說?!八f明了圖書館收藏舊文獻期刊的重要性,我們正站在巨人肩膀上進一步拓展前人的發現?!?/span>




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