一项新的研究调查了两种细菌和吹沫虫之间的共生关系,这种共生关系帮助吹沫虫以非常低营养的食物为生。这种细菌利用一种代谢“把戏”,癌细胞也利用这种“把戏”来创造合适的条件,把糟糕的食物转化为生存所必需的物质。
这项研究发表在4月29日的《国际微生物生态学协会杂志》上,题为“宿主细胞中带有功能不同的共生细菌的中央碳代谢的共生分裂”。
吹沫虫的名字来源于它们在植物枝干上产生的泡泡。一簇簇的唾液使它们不会干燥,并使它们能够躲避捕食者。它们以木质部的植物汁液为食,这是一种非常低价值的食物;木质部将水和矿物质从植物的根部输送到叶子中。
“没有动物应该能够仅靠木质部——它只是水和一些营养物质,”作者说娜娜Ankrah,安琪拉的实验室的一位博士后研究员道格拉斯Daljit s和伊莱恩Sarkaria昆虫生理学和毒理学系的教授在农业和生命科学学院的昆虫学。
这些细菌如何生存的答案在于两种细菌,它们分别生活在吹沫虫的不同器官中,称为菌体;一个是红色的,另一个是橙色的。其他以植物汁液为食的类似昆虫只有一个细菌伴侣来帮助产生高质量的氨基酸,即蛋白质的组成部分。
安克拉说:“我们想知道,在这种非常糟糕的饮食中,拥有两个细菌共生体是否有什么好处。”
研究人员收集了本地的吹沫虫,去除它们的红色和橙色的菌体,分别在葡萄糖中培养这些细菌,并进行代谢实验和计算机模型模拟。
他们发现,这种红色的菌群利用一种称为需氧糖酵解的过程来处理葡萄糖,从葡萄糖中,细菌合成了七种必需氨基酸。这个过程的两个副产品,丙酮酸和乳酸,被橙色菌体吸收,产生ATP分子,为细胞提供能量。ATP提供的能量可以让橙色菌群中的细菌产生三种额外的必需氨基酸,这些氨基酸需要大量的能量才能产生。
安克拉说,拥有两个细菌伙伴而不是一个是有效的,因为他们有这种方法,可以将一种细菌的产物交换给另一种细菌,从而增加它们的总能量。
研究人员惊奇地发现,在这些细菌中发生的需氧糖酵解过程,与癌细胞的生存过程相同,其中一部分癌细胞进行糖酵解并产生丙酮酸和乳酸,而另一部分癌细胞消耗这些糖酵解过程产生能量。
“据我们所知,”Ankrah说,“我们的文章首次证明了有氧糖酵解作为促进共生体内氨基酸生产的策略。”
他说,未来的研究将研究其他昆虫和细菌的糖酵解。
道格拉斯与陆德米拉·阿里斯蒂德(Ludmilla Aristilde)合著,阿里斯蒂德是加州大学洛杉矶分校生物与环境工程系的副教授。