我们很容易忘记生活在每种动物肠道里的无数细菌和其他微生物群落。但如果没有这些微小生物，像我们这样更大的生命形式将无法生存。它们帮助我们消化食物，调节情绪，无所不能。现在，科学家们在昆虫中又发现了一种细菌的有益作用。当黄蜂暴露于低剂量的常见杀虫剂时，它们关键的肠道微生物群落构成发生了变化，某些细菌变得更加丰富。经过几代后，这些变化使昆虫对该化学物质的抗性增强。
研究人员希望更好地了解肠道细菌如何保护它们的宿主昆虫。这最终可能有助于开发出用于野生蜜蜂、其他动物，甚至那些有高风险接触危险杀虫剂的人的益生菌。
研究人员将重点放在一种名为“阿特拉津”的特定杀虫剂上，这是全球销量第二大的杀虫剂。它常用于美国中西部地区清除玉米种植区的植物，并且对动物和人类的毒性比其他化学物质低。
哈佛大学微生物组科学家罗伯特·布鲁克（Robert Brucker）表示：“它被认为安全的其中一个原因是，土壤和水中的细菌可以分解它，将其转化为越来越小、危害越来越小的化合物。”他于 2 月 4 日在《细胞宿主与微生物》杂志上发表了这项研究成果。“我想知道肠道细菌是否也能做同样的事情。”
他和他的同事们研究了阿特拉津如何改变一种名为“寄生蜂”（Nasonia vitripennis）的寄生蜂的肠道微生物群落。他们给黄蜂喂食了含有阿特拉津的糖水，其浓度类似于野生传粉者在喷洒阿特拉津的田地中可能遇到的浓度。在单次接触这种杀虫剂后，昆虫肠道中的细菌变得更加多样化和丰富。两种非常罕见的、具有分解阿特拉津能力的细菌菌株也变得更加丰富。母黄蜂通过产下被细菌覆盖的卵，确保它们的后代拥有这种改变后的微生物群落。经过六代，它们的后代仍然拥有改变后的细菌群落——尽管它们从未接触过阿特拉津。
然后，研究小组喂给黄蜂稍低剂量的阿特拉津，并跟踪了这些昆虫及其后代 36 代，让每一代新产生的黄蜂都接触一次阿特拉津。布鲁克说，随着时间的推移，黄蜂对这种毒药的抗性“几乎完全增强”。在最后一代，杀死黄蜂所需的阿特拉津剂量比普通黄蜂的致死剂量强 10 倍。这些昆虫对另一种它们从未接触过的杀虫剂——草甘膦（“农达”的主要成分）——的敏感性也降低了。
昆虫在连续几个季节定期接触杀虫剂后产生抗性并不罕见。然而，研究人员惊讶地发现，肠道细菌在这个生存机制中扮演了如此重要的角色。当他们通过去除新产卵的卵中的细菌，并在无菌环境中饲养昆虫，剥夺黄蜂的这种改变后的微生物群落时，这种抗性完全消失了。母体接触过阿特拉津但未带菌的黄蜂，与母体从未接触过该化学物质的黄蜂一样容易受到杀虫剂的侵害。然而，当研究人员给这些被剥夺了细菌的黄蜂喂食从接触过阿特拉津的昆虫那里获得的肠道细菌时，这些昆虫对该化学物质产生了抗性。这表明，黄蜂自身并没有生理上的适应能力来抵御阿特拉津，而是它们的肠道细菌提供了保护。
布鲁克和他的团队研究的黄蜂不为农作物授粉。然而，他怀疑野生蜜蜂也可能携带分解阿特拉津的细菌，因为它们自 20 世纪 50 年代以来就一直接触这种化学物质。当他在自家农场在俄亥俄州以及几个有机农场采集蜜蜂样本时，他在大多数昆虫的细菌中发现了与分解阿特拉津能力相关的基因。
他说：“无论我在哪里采样，我都会发现蜜蜂携带能够代谢阿特拉津的（细菌）基因；它们是否是完全相同的细菌，或者是否是不同的细菌在做同样的事情，我不能确定。”“这很好地证实了我们在实验室所做的与野外可能发生的事情并不是离得很远。”
人类也可能携带分解阿特拉津的细菌；布鲁克和他的同事们查看了关于人类肠道微生物群落的过往报告，他们发现了与阿特拉津降解相关的基因。
接下来，他们想进一步了解哪些类型的细菌能够抵抗杀虫剂，以及观察到的微生物群落变化是否会对宿主产生任何不利影响。然后，他们计划将这些细菌浓缩成更有效的形式，用作益生菌。
布鲁克说：“微生物群落让宿主在很短的繁殖周期内就能适应的能力，是生存和进化中一个了不起的方面，我们需要继续通过实验来检验和验证。”
