腸道微生物使害蟲咖啡能夠承受極端毒性濃度的咖啡因
日期：2015-07-15 13:07:57
在咖啡中世界咖啡漿果蛀蟲是最具破壞性的害蟲。這種微小的甲蟲是在咖啡種植大部分地區(qū)發(fā)現(xiàn)，是一個大爆發(fā)，可以削減80％的作物產(chǎn)量。
昆蟲是使用富含咖啡因的bean作為其唯一的食物和住所來源只有咖啡害蟲。它鉆入豆，花費其大部分生活在里面，在那里它暴露咖啡因的劇毒量和它的質(zhì)量不成正比：500桿咖啡能殺死一個150磅的人。咖啡因是有害的大多數(shù)昆蟲被認(rèn)為是作為一個自然蟲害防護(hù)劑。那么，如何在咖啡漿果螟在如此惡劣的環(huán)境中茁壯成長？
它依賴于細(xì)菌的腸道，根據(jù)從能源部勞倫斯伯克利國家實驗室的美國能源部（伯克利實驗室）的科學(xué)家最新研究。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)世界各地的咖啡漿果蛀蟲在他們的降解和解毒咖啡因消化道分享14種細(xì)菌。他們還發(fā)現(xiàn)，最普遍的這些細(xì)菌具有基因，有助于分解咖啡因。他們的研究闡明了破壞性錯誤的生態(tài)，并可能導(dǎo)致新的方法來打吧。
“如果不使用農(nóng)藥，也許我們可以針對咖啡漿果螟的腸道菌群，我們可以研制一種能夠破壞細(xì)菌，使咖啡因的毒性毒死這種害蟲，”哈維爾切婭 - 納瓦羅，科學(xué)家說，在伯克利實驗室的地球科學(xué)部和論文的第一學(xué)者。
科學(xué)家們廣泛的研究甲蟲，但很少研究主要集中于如何維持生活單靠咖啡漿果和伯克利實驗室和美國農(nóng)業(yè)部領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊是率先探索在腸道細(xì)菌的作用。這個想法是不是牽強(qiáng)，因為它看起來。微生物在所有生態(tài)系統(tǒng)土壤中執(zhí)行關(guān)鍵的功能，從我們的消化道內(nèi)塑造了人體免疫系統(tǒng)。
科學(xué)家們分析了咖啡漿果蛀蟲從七個咖啡生產(chǎn)地區(qū)：墨西哥，危地馬拉，波多黎各，夏威夷，印度，印度尼西亞和肯尼亞。他們還研究了在飼養(yǎng)美國農(nóng)業(yè)部貝爾茨維爾，馬里蘭州的實驗室殖民地。切婭-納瓦羅從數(shù)百死甲蟲中，需要微型鑷子和穩(wěn)健的雙手去除消化道,這是一個艱苦的過程。
“這項研究之前，我曾用原子力顯微鏡，在那里你必須保持你的手穩(wěn)，”切婭 - 納瓦羅說。
科學(xué)家們沉浸在腸道細(xì)菌在一個特殊的培養(yǎng)基中咖啡因作為主要的營養(yǎng)，因此只能降解咖啡因的細(xì)菌存活。十四種細(xì)菌中分離，其中大部分被發(fā)現(xiàn)從七個咖啡生產(chǎn)區(qū)和實驗室殖民地甲蟲。這些細(xì)菌似乎把咖啡因作為生存唯一的碳和氮的來源。類似的細(xì)菌，假單胞菌萱草，是最常見的，根據(jù)它們的DNA為基礎(chǔ)的地理調(diào)查。
科學(xué)家也篩選細(xì)菌對一種叫做NDMA基因，是已知的轉(zhuǎn)化咖啡因。他們發(fā)現(xiàn)，只有萱草擁有這種基因。切婭-納瓦羅猜測其他細(xì)菌有助于在使用不同的基因分解咖啡因。
以確認(rèn)萱草咖啡因的退化，研究人員給予抗生素一組甲蟲消滅了他們的腸道菌群。然后，他們喂養(yǎng)這些甲蟲標(biāo)準(zhǔn)化的飲食基礎(chǔ)上的咖啡豆，然后分析它們的糞便?？Х纫蛲ㄟ^其消化道完好無降解。
科學(xué)家們接下來添加萱草的甲蟲他們的等量與咖啡因降解菌。從這些甲蟲糞便是缺乏咖啡因，表示戒毒過程已經(jīng)恢復(fù)。
“在那之后，我們知道腸道細(xì)菌是甲蟲生存的關(guān)鍵策略及其在普通生態(tài)學(xué)，“約恩布羅迪，該研究的資深學(xué)者。“這是怎樣的微生物，其快速的適應(yīng)能力，可以實現(xiàn)更高的生物拓殖新環(huán)境一個明顯的例子。”
