在生態系統中,各類生物不是單獨生存,而是通過構建伴侶關係來適應棲息環境的。例如,許多蝽象在消化道中擁有共生器官,其中存在對其生存和成長起著重要作用的共生細菌。
日本國立研究開發法人產業技術綜合研究所(簡稱,產綜研,AIST)分子生物系統研究部門的深津武馬首席研究員等人組成的研究團隊,使用斯氏珀蝽和大腸桿菌發現,只需令單個酶基因喪失功能,大腸桿菌就能轉變為可在椿象腸道內共生、維繫寄主生長與存活的共生細菌。
研究團隊此次發現,在感染了為共生而自主進化的大腸桿菌的蝽象體內,作為必需胺基酸之一的色胺酸(Trp)濃度顯著上升,同時大腸桿菌中色胺酸分解酶基因的表達量則顯著降低。研究還發現,由色胺酸分解產生的有毒有機化合物——吲哚的體內濃度也顯著下降。此外,研究團隊還調查了自然界中支持蝽象類生存的多種腸道共生細菌的基因組序列,發現它們無一例外地都喪失了色胺酸分解酶基因。
喪失或抑制了色胺酸分解酶基因的大腸桿菌,通過抑制有毒的吲哚產生,並蓄積必需胺基酸色胺酸,進而成為支持椿象存活的共生細菌。
本次研究通過實驗證實,以往被認為不太可能發生的共生細菌進化,僅通過色胺酸分解酶單個基因功能喪失即可發生,同時明確了其代謝基礎。該成果未來有望應用於伴侶關係的構建與優化技術的研發。(TEXT:中條將典)
原文:JSTnews 2026年5月號
翻譯:JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊:Nature Microbiology
論文:Single mutation makes Escherichia coli an insect mutualist
DOI:10.1038/s41564-022-01179-9


