Bt 殺蟲劑並非自身致命,顛覆傳統觀念

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有時科學家會犯錯,不得不修改他們幫助建立的傳統觀念。一種名為蘇雲金芽孢桿菌的細菌產生一種有毒晶體,早在 1911 年就被認為是花園害蟲的殺手。經過廣泛研究,所謂的 Bt 毒素從 20 世紀 50 年代開始被製成商業產品,最近,植物也被改造為自行生產這種毒素。然而,在所有這些年的研究中,它殺死昆蟲的機制一直被簡單地假定為:毒素會在昆蟲的腸道上蝕出孔洞,導致它們要麼餓死,要麼因 Bt 本身而遭受敗血症——血液中致命的細菌感染。“如果你沒有良好的腸壁,你就無法吸收營養,”威斯康星大學麥迪遜分校的微生物學家喬·漢德爾斯曼解釋道。

但威斯康星大學的研究生妮可·布羅德里克發現,當她清除舞毒蛾毛蟲腸道內的細菌並餵食 Bt 毒素時,近一個世紀以來的共識是錯誤的。“最初,我正在測試腸道細菌實際上是在保護蛾子的假設,”她說。“我發現一旦它們沒有腸道菌群[細菌],我就無法再用 Bt 殺死它們。” 事實上,大量的幼蛾發育良好——即使餵食高達 10 個國際單位的毒素,是通常所需劑量的 10 倍——只要它們也餵食了抗生素,清除了它們系統中通常寄生的 7 到 20 種細菌。“我認為在第三次相當大規模的重複實驗中,我們互相看著對方說,‘這是真的,’”漢德爾斯曼回憶道。 Bt 毒素無法單獨殺死昆蟲。

逐一重新引入細菌後發現,腸桿菌屬 NAB3 恢復了 Bt 的致命影響。對昆蟲血液的進一步測試表明,這種腸桿菌在血淋巴中繁殖旺盛,其繁殖速度與在豐富的實驗室培養液中培養時一樣快,而蘇雲金芽孢桿菌在六小時內從血液中清除。並且引入能夠產生 Bt 毒素的大腸桿菌迅速殺死了幼蟲,除非大腸桿菌被熱滅活並引入到沒有任何其他腸道細菌的毛蟲體內。“如果沒有腸道細菌,腸壁會自行癒合和再生,”漢德爾斯曼說。


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當然,這些都無法回答一個基本問題:Bt 毒素是如何,無論是單獨還是合作,殺死昆蟲的? “腸桿菌是否正在進入血液?在這一點上,這是我們正在追尋的假設,”布羅德里克指出。“我認為這可能比這更復雜。簡單的模型並不總是成立。” 正如她之前的工作再次證明的那樣。介紹這一發現的論文於 9 月 26 日在美國國家科學院院刊Proceedings of the National Academy of Sciences USA上線上發表。

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