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這項研究“在功能功能不同的共生細菌的宿主細胞中中央碳代謝的代謝分裂”，于4月29日發表在國際微生物生態學會雜志上。

臭蟲的名字是由它們在植物分支中產生的氣泡吐出的。一堆吐痰可以防止它們變干，并使它們躲避捕食者。他們在那里以木質素植物汁液為食，這是一種非常低價值的食物。木質部將水和礦物質從植物的根部運輸到葉片。

第一作者，安吉拉·道格拉斯，Daljit S.和伊萊恩·薩卡里亞（Elaine Sarkaria）昆蟲生理學教授的實驗室的博士后研究員納娜·安克拉（Nana Ankrah）說：“沒有動物能夠僅靠木質部生存，實際上只是水和一些營養素。”農業與生命科學學院昆蟲學系的毒理學和毒理學。

這些蟲子如何生存的答案在于兩種類型的細菌，它們分別生活在不同的臭蟲器官中，稱為細菌群。一個是紅色，另一個是橙色。以植物汁液為食的其他類似昆蟲只有一個細菌伴侶，可以幫助產生高質量的氨基酸，這些氨基酸是蛋白質的基礎。

Ankrah說：“我們想了解在這種非常差的飲食中使用兩種細菌共生素是否有任何好處。”

研究人員收集了當地的瓢蟲，去除了紅色和橙色的細菌，將細菌分別在葡萄糖中孵育，并進行了代謝實驗和計算機模型模擬。

他們發現紅色細菌組使用一種稱為有氧糖酵解的過程來處理葡萄糖，細菌從中合成出7種必需氨基酸。該過程的兩種副產物丙酮酸和乳酸鹽被橙色細菌組吸收，生成ATP分子，為細胞提供能量。ATP的能量增強功能使橙色細菌組中的細菌產生了另外三種必需氨基酸，這些氨基酸需要大量能量才能產生。

Ankrah說，有兩個細菌伴侶而不是一個細菌起作用，因為他們有這種方法將產品從一種細菌交換到另一種細菌，從而增加了它們可利用的總能量。

研究人員驚訝地發現這些細菌中發生有氧糖酵解，因為癌細胞采用相同的過程生存，一部分癌細胞進行糖酵解并產生丙酮酸和乳酸，而另一類癌細胞則消耗丙酮酸和乳酸來產生能量。

“據我們所知，”安克拉說，“我們的文章是有氧糖酵解作為促進共生酶氨基酸生產的策略的首次證明。”

他說，未來的研究將研究其他昆蟲和細菌伙伴關系中的糖酵解。

道格拉斯是CALS生物與環境工程學系兼職副教授Ludmilla Aristilde的共同資深作者。

該研究由美國國家科學基金會資助。