有时科学家会犯错,不得不修改他们帮助创建的传统观念。一种名为苏云金芽孢杆菌的细菌产生一种有毒晶体,早在 1911 年就被认为是花园害虫的杀手。经过广泛研究,所谓的 Bt 毒素从 20 世纪 50 年代开始被制成商业产品,最近,植物也被改造为自行生产这种毒素。然而,在所有这些年的研究中,它杀死昆虫的机制一直被简单地假定为:毒素会在昆虫的肠道上蚀出孔洞,导致它们要么饿死,要么因 Bt 本身而遭受败血症——血液中致命的细菌感染。“如果你没有良好的肠壁,你就无法吸收营养,”威斯康星大学麦迪逊分校的微生物学家乔·汉德尔斯曼解释道。
但威斯康星大学的研究生妮可·布罗德里克发现,当她清除舞毒蛾毛虫肠道内的细菌并喂食 Bt 毒素时,近一个世纪以来的共识是错误的。“最初,我正在测试肠道细菌实际上是在保护蛾子的假设,”她说。“我发现一旦它们没有肠道菌群[细菌],我就无法再用 Bt 杀死它们。” 事实上,大量的幼蛾发育良好——即使喂食高达 10 个国际单位的毒素,是通常所需剂量的 10 倍——只要它们也喂食了抗生素,清除了它们系统中通常寄生的 7 到 20 种细菌。“我认为在第三次相当大规模的重复实验中,我们互相看着对方说,‘这是真的,’”汉德尔斯曼回忆道。 Bt 毒素无法单独杀死昆虫。
逐一重新引入细菌后发现,肠杆菌属 NAB3 恢复了 Bt 的致命影响。对昆虫血液的进一步测试表明,这种肠杆菌在血淋巴中繁殖旺盛,其繁殖速度与在丰富的实验室培养液中培养时一样快,而苏云金芽孢杆菌在六小时内从血液中清除。并且引入能够产生 Bt 毒素的大肠杆菌迅速杀死了幼虫,除非大肠杆菌被热灭活并引入到没有任何其他肠道细菌的毛虫体内。“如果没有肠道细菌,肠壁会自行愈合和再生,”汉德尔斯曼说。
支持科学新闻事业
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
当然,这些都无法回答一个基本问题:Bt 毒素是如何,无论是单独还是合作,杀死昆虫的? “肠杆菌是否正在进入血液?在这一点上,这是我们正在追寻的假设,”布罗德里克指出。“我认为这可能比这更复杂。简单的模型并不总是成立。” 正如她之前的工作再次证明的那样。介绍这一发现的论文于 9 月 26 日在美国国家科学院院刊Proceedings of the National Academy of Sciences USA上在线发表。