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《Cell》杂志最近发表了一项关于昆虫共生细菌新功能的研究，揭示了这些细菌实际上已发育成为昆虫的组成部分，为宿主提供关键的代谢支持。

文章第一作者、埃默里大学生物系博士后学者Hassan Salem在生物学家Nicole Gerardo的实验室工作。该实验室专注于昆虫-微生物相互作用的进化生态学，结合基因组学等实验方法，旨在了解有益和有害微生物如何与宿主建立并维持关系。

人类肠道容纳了约1万种细菌，这些微生物群落不仅具有遗传特征，还能动态反映环境变化。例如，城市居民与野外狩猎人群的肠道微生物组成通常不同。与人类相比，昆虫的生活环境相对恒定，因此它们成为研究微生物与宿主共生关系的理想简单模型。

Salem对一种名为Cassida rubiginosa的龟甲虫非常着迷。他在德国马普研究所攻读博士期间，阅读了已故共生系统研究先驱Paul Buchner所著的一本关于Cassida rubiginosa的旧书。“书中提到，与大多数食叶甲虫不同，Cassida rubiginosa拥有独特的、充满细菌的囊状器官，”Salem在查阅文献时发现。“由于过去缺乏高分辨率显微设备和基因组测序技术，他们无法对这些神秘微生物的功能做出解释。”

受此启发，Salem前往新西兰收集了一些食叶甲虫。这些甲虫主要以带刺的加州蓟（菊科）为食，而加州蓟对当地牧羊人来说是一种难以去除的有害杂草，会导致牧草减产。

利用现代荧光成像技术观察囊状器官横切面中的共生细菌

食叶甲虫体内的共生细菌能够帮助它们分解加州蓟中大量难以消化的植物细胞壁成分，如果胶。Salem说：“Cassida rubiginosa甲虫的前肠有两个专门储存细菌的器官，这些器官的功能类似于人类的肝脏，富含分解和加工食物的酶类。”

通过基因组测序技术，研究人员成功鉴定了这种昆虫共生细菌，并将其命名为Candidatus Stammera capleta，以纪念80年前首次描述它们的生态学家Hans Jurgen Stammer。该细菌的基因组仅有27万个碱基对，与自由生活的微生物相比，其大小与细胞内的细胞器相当。例如，线粒体基因组约含10万个碱基对。尽管基因组很小，但该细菌仍保留了降解果胶的能力。

“细菌拥有果胶消化基因，甲虫的消化系统则从细菌分解产物中获取氨基酸和维生素等营养，”Salem解释道。

“对我来说，那本古老的著作对发现这种新细菌至关重要，”Salem说。“它凸显了图书馆收藏旧文献和期刊的重要性，我们正站在巨人的肩膀上进一步拓展前人的发现。”