2019年3月11日的《自然-微生物学》报道，美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究者研究了美国东部常见的一种有益昆虫Odontotaenius disjunctus，发现它和它消化道中的微生物能够将木质纤维素转化成可直接利用的能量物质。这些甲虫及其独特的微生物群落利用木质纤维素的机制，有助于人为构建出天然衍生的生物燃料和生物产品的路线图。 
　　研究者首先注意到的是这种甲虫的排泄物中含有比它消耗的木材多三倍的氮，这意味着甲虫体内发生了固氮反应。再者，排泄物中纤维素等植物聚合物几乎消失，醋酸盐等高能量产物大量富集，氢、乙醇和甲烷等生物燃料也在增加。因此，究者认为这种甲虫身上藏着将木本植物的生物量转化为生物燃料和生物产品的秘密。 
　　研究者利用先进的分子生物学工具、光谱法以及微型传感器进行研究，发现这种甲虫的肠道有独立的隔间,每一个隔间都有特定的微生物，像一个工厂生产线一样，使用独特的生物化学方法把木头变成食物和燃料。在甲虫的中肠(midgut，MG)中，植物聚合物被转化为更简单的组分，然后在前后肠(anterior hindgut ，AHG)中发酵，在那里氮被固定并产生甲烷和氢。植物生物量(或聚合物)的转化在后部后肠(posterior hindgut，PHG)继续进行，直至释放出富含营养物质和代谢物（如乙酸盐、乙醇和苯甲酸盐）的排泄物，这些排泄物被幼虫食用以提供能量。 
　　然而，一些分解木质纤维素的过程需要氧气，而另一些过程（例如发酵）则需要无氧环境。那么甲虫是如何解决这个问题的呢?事实证明，甲虫的肠道结构（肠壁的长度和厚度）发生进化以适合它的微生物群落进行特定的代谢过程。需要氧气的反应发生在肠道某个区域，而这个区域与微生物进行反应的区域是分开的，因此微生物的反应不会受到氧气的抑制。同时，甲虫的肠道结构可以阻止氢等物质逸出，有利于乙酸盐的生产。乙酸盐不仅是甲虫自身的重要能源，也是其留给后代的重要能源。 
　　研究者下一步将模仿甲虫肠道及其微生物群落的特性和功能来设计人工系统，以期利用木质纤维素生产出各种高价值生物产品和生物能源。 
　　吴晓燕 编译自https://phys.org/news/2019-03-common-beetle-gut-microbiome-benefits.html 
　　原文链接：https://www.nature.com/articles/s41564-019-0384-y 
　　原文标题：Gut anatomical properties and microbial functional assembly promote lignocellulose deconstruction and colony subsistence of a wood-feeding beetle