Homalodisca coagulate是一名長著“玻璃”翅膀的“神射手”,這種丑陋的小蟲子能夠吸食葡萄藤那點(diǎn)稀少并且沒有什么營養(yǎng)的汁液,,同時還能傳播疾病,,導(dǎo)致植物的枯萎和死亡,。盡管食物如此匱乏,這種害蟲卻活得很好,。如今,,進(jìn)化生物學(xué)家終于搞清了其中的奧秘——它依靠兩種細(xì)菌在一個生物化學(xué)“三重唱”中獲得了營養(yǎng)物質(zhì)。
葡萄藤的汁液缺乏合成蛋白質(zhì)所需的維生素和氨基酸,,因此許多昆蟲都將這些汁液作為它們最初的食物來源,。一些昆蟲,例如蚜蟲,,就會獲得一種生存在特殊器官——細(xì)菌體——中的細(xì)菌的幫助,。這些細(xì)菌從植物的汁液中吸取營養(yǎng),,并且為蚜蟲提供其無法合成的氨基酸以及其他營養(yǎng)物質(zhì),。研究人員一直懷疑,“神射手”可能也有類似的幫手,。但是當(dāng)美國圖森市亞利桑那大學(xué)的Nancy Moran和加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校的Jonathan Eisen以及同事對這種昆蟲的內(nèi)臟進(jìn)行分析后,,他們卻發(fā)現(xiàn)了更多的秘密。
研究人員在一個檸檬果園中捕獲了大約400只“神射手”,,并對這些昆蟲進(jìn)行了解剖,,從而分析它們體內(nèi)細(xì)菌體的構(gòu)成。研究小組隨后測定了一種常駐細(xì)菌——Baumannia cicadellinicola——的全部基因組序列,,并發(fā)現(xiàn)了83種與合成維生素以及相關(guān)化合物有關(guān)的基因,。但是讓研究人員感到詫異的是,Baumannia并不能從植物的汁液中合成必要的氨基酸。而另一種細(xì)菌體中的細(xì)菌——Sulcia muelleri——能夠合成昆蟲所需的氨基酸,,但它卻無法像Baumannia一樣合成某些維生素,。
Eisen指出,這種分工合成營養(yǎng)物質(zhì)的方式之前從未發(fā)現(xiàn)過,,他的研究小組最近在《科學(xué)公共圖書館生物學(xué)卷》網(wǎng)絡(luò)版上報告了這一研究成果,。他表示,這些細(xì)菌不但能夠?yàn)槔ハx提供營養(yǎng)物質(zhì),,同時它們彼此之間也能夠提供幫助,。
耶魯大學(xué)的分子生物學(xué)家Serap Aksoy認(rèn)為,細(xì)菌的協(xié)同工作增添了宿主的進(jìn)化之謎,,例如這兩種細(xì)菌到底是如何進(jìn)入到昆蟲體內(nèi)的,,以及它們是如何進(jìn)化出分工機(jī)制的。加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的昆蟲生物學(xué)家Alexander Purcell表示,,這項(xiàng)研究工作將幫助農(nóng)民通過鎖定這兩種細(xì)菌從而控制“神射手”的繁殖,。但是他警告說,公眾已經(jīng)對過度使用抗生素持謹(jǐn)慎態(tài)度,,因此人們可能會反對向植物噴灑大量農(nóng)藥,。