然而,也有一些叶甲虫物种怀有共生细菌,为其宿主生产果胶酶。所谓的"基因敲除"实验,即使用CRISPR-Cas9将果胶酶基因引入甲虫基因组,现在计划展示这种新的甲虫性状不仅影响植物和昆虫之间的相互作用,而且还影响昆虫和它们的细菌伙伴之间的相互作用。未来的研究还将关注其他不降解果胶而降解其他植物细胞壁成分的酶。研究人员的工作表明,一个昆虫要想在宿主植物上生存,不仅要适应植物的防御措施,如毒素和摄食抑制因子以及其他次级代谢产物,这一点至关重要。科学家们更关注初级代谢,到目前为止,在关于植物与昆虫相互作用的研究中,初级代谢一直被忽视了。昆虫消化这些初级代谢物的能力对于食草昆虫的进化成功同样重要。
关于昆虫对植物的摄食损害的化石发现,证明昆虫将植物作为食物来源已有4亿多年的历史。研究人员正在研究食草昆虫首先是如何能够分解其植物食物中难以消化的成分。在早期的工作中,他们已经表明,果胶降解酶在食草甲虫物种中广泛存在。他们还能够证明,这些甲虫的酶总是来自于微生物。因此,目前研究的问题是这些酶对昆虫的营养和健康有多重要。
研究人员的目标是更好地了解食草昆虫是如何处理植物细胞壁的,植物细胞壁构成了它们食物的大部分。果胶是嵌入植物细胞壁内的纤维素和半纤维素纤维的基质,它是连接细胞的中间层的主要成分。因此,果胶必须首先被消化,这样纤维素酶和半纤维素酶才能获得它们的底物,植物细胞才能最终从它们的保护性细胞壁中**出来。在这种情况下,果胶酶,即果胶降解酶的作用是有效消化叶甲虫食物的关键。
近年来的研究表明,通过水平基因转移获得微生物酶促进了叶甲虫物种的丰富,但也促进了其他昆虫家族的代表。从其他微生物生物中挪用酶,就像一条进化的捷径;无论如何,它首先为昆虫开辟富含果胶的植物作为食物来源创造了条件。也许有一些讽刺意味的是,果胶酶可能首先在植物中进化,以动态地使果胶结构适应植物的变化需求。然后这些酶被植物病原微生物获得,而这些微生物又把它们捐赠给食草昆虫。植物适应策略显然总是涉及风险和副作用。
当需要经历变态时,Lagria甲虫幼虫会隐藏在大豆植物下的落叶中。大约有六天时间,“它们只是在周围躺着,而且它们仍然相对发白,”Janke说。“他们没有茧,只是有点软。”在里面,它们正在长出腿、**和翅膀。但是随着这种转变的发生,这些口袋仍然在蛹的外部,保护细菌伙伴。当成年甲虫完全成型时,蛹的背部沿着携带细菌的线裂开。“然后甲虫爬出来,然后将共生体转移到全身。”