本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
这张照片中是优雅的微观死亡媒介。它们是由蛋白质而非矿物质制成的晶体，并非存在于晶洞中，而是在肠道中。昆虫的肠道。它们是由苏云金芽孢杆菌产生的 Cry 蛋白晶体。您可能更熟悉它们的名称：Bt 毒素。
Bt 毒素受到了很多负面报道，尤其是那些反对农作物基因工程的人。我在此的目的不是煽动这场辩论，而是向您展示苏云金芽孢杆菌毒素在自然状态下是多么神奇。
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苏云金芽孢杆菌是一种土壤细菌，就像许多与其同属厚壁菌门的细菌一样，厚壁菌门是一组主要为革兰氏阳性菌的细菌。革兰氏阳性菌具有非常厚、裸露的细胞壁，由糖和氨基酸的聚合物组成，称为肽聚糖。它们似乎彼此关系相当密切。支原体，我几周前写过的，实际上是革兰氏阳性菌，它们在与动物结合后脱落了细胞壁。我们可以通过它们的 DNA 来判断。相比之下，革兰氏阴性菌实际上并不是一个自然分组，而更像是一个“其他一切”。
产孢细菌是革兰氏阳性菌的一个子集，它们所表现出的技巧确实令人难以置信。当条件恶化时，它们可以形成一个紧密的小型类似坦克的结构，称为内生孢子。内生孢子是脱水的细菌生存包，包裹着厚厚的保护性蛋白质和肽聚糖层。点击此处查看各层的精美横截面。
内生孢子在内容物和外层包被上都与正常细菌不同。细胞质中吸出的水分足以使其变成凝胶状，同时化学物质被插入 DNA 中以强化它。去除大部分水分有助于防止热和光对 DNA 的损害，而将整个东西包裹在几层保护层中则有助于保护孢子免受紫外线辐射和有害化学物质的侵害。
内生孢子可能进化为一种短期抗性结构，以允许在干燥、炎热、营养贫乏的条件下生存。但这些适应也使内生孢子能够完成一些惊人的壮举。例如，煮沸无法消灭它们，甚至高压灭菌器——实验室消毒器，可将玻璃器皿和溶液置于高温 (121°C) 和高压下——也只能杀死大多数内生孢子。内生孢子可以在有辐射屏蔽的条件下持续数百万年，甚至可能 *数亿年*。科学家声称已经复活了从二叠纪盐晶中发现的细菌内生孢子——距今超过 2.5 亿年前。
苏云金芽孢杆菌内生孢子具有一个特殊的功能。与内生孢子一起包装的是一个巨大的晶体——伴孢晶体——几乎与内生孢子本身一样大（在此处查看照片）。这就是 Cry 蛋白晶体，它是一种毒素。这是亚速尔大学关于孢子和晶体的视频，以及视频创作者称之为“嵌入体”的东西。我不知道那是什么。
从技术上讲，该蛋白质是一种前毒素。在引入其宿主（通常是幼虫）之前，它不是致命的。在宿主的肠道中，根据苏云金芽孢杆菌的菌株，可能包括蛾、蝴蝶、苍蝇、蚊子和甲虫的幼虫，前毒素被宿主酶切割并呈现其致命形式。然后，这种蛋白质与幼虫肠道内壁的细胞结合，从而启动一个在细胞膜上穿孔的过程。细胞的重要液体流失，然后细胞破裂。结果：幼虫死亡。
为什么是晶体？为什么是昆虫？我不知道。产内生孢子的细菌几乎都生活在土壤中；内生孢子是对土壤生活的一种良好适应，因为与海洋不同，那里的条件变化很大。在土壤中，这些细菌专注于吃掉它们能找到的任何死亡物质，并且只是附带地感染动物*。其他芽孢杆菌属物种产生抗生素，以努力阻止它们的细菌竞争，因此也许 Bt 毒素是一种避免偶尔的昆虫灭绝的方法。
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*包括我们。炭疽杆菌内生孢子会引起炭疽病。
这只是一个猜测。
在发现 Bt 毒素后不久，科学家和农学家就开始想象他们可以用它做什么。苏云金芽孢杆菌内生孢子制剂已直接喷洒到植物上，作为环境友好的除草剂。在这里，昆虫在正常的植物啃食过程中意外摄入了含有晶体的整个内生孢子。
更进一步，科学家分离了晶体蛋白的基因，并将其直接插入植物的 DNA 中，然后植物仅产生 Bt 毒素。我不确定它是否在它们的细胞内结晶，但我怀疑情况并非如此。虽然这大大减少了所需的毒素量，并消除了对燃烧温室气体的喷洒的需求，但这正是人们开始紧张的地方。我今天不参与讨论。
但关于这些致命晶体的另一点值得注意。显然，在中国和印度，工程改造为产生 Bt 毒素的棉花植株在其工作中有点 *太* 出色了。由于产幼虫的昆虫无法忍受这些植物，因此像盲蝽、蚜虫和粉蚧这样的吸汁昆虫已经介入并取代了它们的位置。它们的幼虫是若虫，吸食汁液而不是吃叶子。Bt 毒素对它们毫无用处。