咖啡是全球最受欢迎的饮品之一，如果不是最受欢迎的话。超过一半的美国人饮用这种黑色的、苦涩的液体，每年花费400亿美元。因此，咖啡的供应不仅关系到食物，还关系到经济安全。
然而，咖啡有一个相当凶残的敌人——咖啡浆果小蠹。这是一种曾经仅限于非洲的昆虫，但已传播到世界各地。目前，每年造成的损失高达5亿美元，预计随着该昆虫的活动范围扩大，损失还会增加。
这种小蠹之所以成功，在于其能够抵抗咖啡植物最有效的毒素之一——咖啡因。对人类而言，咖啡因是一种兴奋剂，但对小型生物而言，它是一种致命的神经毒素。这使得植物能够保护自己免受食用和最终死亡。
许多昆虫可以代谢低浓度的咖啡因。但这种小蠹似乎已经发展出抵抗正常情况下被认为致命的咖啡因含量的能力。然而，它是如何做到这一点的，在很大程度上仍然是个谜。
现在，答案可能并非来自甲虫本身，而是来自它体内的细菌。上周，一个国际研究小组揭示，咖啡因的降解可能主要由甲虫肠道微生物群介导。他们的发现为一种新的治疗途径打开了大门，这种途径并非针对昆虫本身，而是针对其体内的微生物。观看来自劳伦斯伯克利国家实验室的视频动画，了解研究成果总结。
研究小组从肯尼亚、印度尼西亚、印度、波多黎各、夏威夷、危地马拉和墨西哥收集了咖啡浆果小蠹样本。这些地区都出现了该害虫活动增加的迹象，并遭受着损失。当这些样本运到实验室后，首先进行测试，以确定它们是否能在肠道中分解咖啡因。一些昆虫被直接喂食咖啡因，而另一些则在接受抗生素治疗以减少微生物数量后喂食。
正如预期的那样，在对照组昆虫中，向饮食中添加咖啡因几乎没有影响，因为咖啡因得到了分解。但在接受抗生素治疗的昆虫中，卵和幼虫数量下降了95%。没有肠道细菌，种群数量就下降了。
尽管这足以证明肠道微生物群参与了咖啡因抗性，但研究人员想进一步探究。他们将昆虫分为两组。一组保持存活，另一组则被清洗、杀死并最终分解，以便分离出遗传物质。
由此，目标是识别肠道中的细菌。第一条路线是从活体动物体内分离和培养细菌。第二条路线是利用基因鉴定来确定所有物种。这种双管齐下的策略可以确保任何分子结果都能得到实际视觉观察的支持。
正如预期的那样，这两种实验程序都揭示了昆虫肠道中丰富的微生物多样性。最常见的、遍布全球的细菌之一是假单胞菌。它们在环境中无处不在，预期数量会很多。它们也是咖啡因减少的最可能的嫌疑者，因为它们已被证明能够分解咖啡因。
下一步是科学家们通过将细菌投入实际考验来验证他们的“肠道感觉”。他们尝试在含有咖啡因作为唯一碳源和氮源的琼脂上培养所有物种。包括一种非假单胞菌——Pantoea vagans（一种用于植物生物防治的细菌）在内的几种物种能够存活。但其中最能适应的是Pseudomonas fulva。它是一种潜在的人类病原体，但在这种昆虫中，它是正常微生物菌群的一部分。
最后阶段是恢复咖啡因消耗活动。他们将经过抗生素治疗的昆虫与P. fulva一起饲养了一周。尽管它们能够消耗咖啡因，但它们无法繁殖。这表明，失去这种细菌会导致该物种不可逆地减少，因为它会阻止正常繁殖。
综合结果表明，靶向P. fulva可能是控制这种小蠹的可行选择。作者们建议，改变昆虫的微生物组可以成为自然调节昆虫种群动态的绝佳方式。然而，这如何实现，仍有待商榷。
虽然研究中使用了抗生素，但不建议在野外大规模使用这些药物，因为这可能会导致未来产生更强的抗药性。其他选择包括抗菌肽和使用竞争性细菌，如Pantoea vagans。但这需要未来的研究来具体确定这些策略的效果。随着该领域的更多研究，最终会找到一个可行的选择，每个人都将能够享受他们的咖啡，并确信咖啡的供应和安全得到了保障。
