研究表明西方蜜蜂为其肠道细菌合成食物

细菌已经适应了所有陆地环境。有些已经进化到可以在动物肠道中生存，在那里它们对宿主发挥着重要作用;它们通过降解难以消化的食物提供能量，训练和调节免疫系统，防止病原菌入侵，并合成调节宿主行为和认知的神经活性分子。

这些对于宿主来说都是巨大的优势，但是细菌会获得哪些优势呢?当然，宿主提供了一个舒适的家，但宿主是否也为本地细菌提供营养以使其能够定殖?

这是一个很难的问题，但可以借助……蜜蜂来回答。位于多里尼的UNIL基础微生物学系(DMF)的PhilippEngel教授将目光投向了西方蜜蜂(Apismellifera)。与人类及其肠道微生物群相比，它们是一个相对简单的研究系统。

这种昆虫以其​​产生的美味蜂蜜而闻名。它也是肠道微生物群研究的一个优秀实验模型：它获得了一个非常简单且稳定的微生物群，仅由大约二十种细菌组成。在恩格尔小组的实验室中，蜜蜂在没有肠道细菌的情况下饲养，然后喂食将在肠道中定殖的特定物种。

细菌全食宿

蜜蜂喜欢吃营养丰富的花粉和蜂蜜，但它们也可以仅靠糖水生存很长时间。但是肠道细菌会发生什么情况呢?

洛桑科学家在《自然微生物学》上发表的一项研究揭示了新的见解：AndrewQuinn博士和博士。候选人亚辛·埃尔·查兹利(YassineElChazli)首先寻找证据，证明当蜜蜂只接受糖水时，细菌之间会分享营养物质。请记住，众所周知，肠道细菌会消耗膳食营养素以及其他微生物的废物。

然而，他们的第一个结果让他们感到困惑：肠道中的一种特定细菌，Snodgrassellaalvi，无法代谢糖来生长，但当糖是饮食中唯一的食物并且没有其他细菌存在时，它仍然在蜂肠道中定殖。

通过测量肠道中的代谢物，科学家们发现蜜蜂合成多种酸(柠檬酸、苹果酸、3-羟基-3-甲基戊二酸等)，这些酸被输出到肠道中，并且当S.alvi存在时，这些酸的含量较低。展示。这些结果使他们提出了一个意想不到的假设：蜜蜂是否通过提供必要的营养直接使S.alvi能够在其肠道中定居?

图片证明

证明这一假设出人意料地困难，但幸运的是，关键的专业知识就在马路对面的AndersMeibom教授(隶属于UNIL和EPFL)的实验室中。Meibom教授和他的团队是使用欧洲为数不多的NanoSIMS(纳米级二次离子质谱)仪器之一以纳米级分辨率测量复杂环境中代谢物通量的专家。

两个团队共同设计了一项实验，让没有微生物群的蜜蜂接受特殊的葡萄糖饮食，其中葡萄糖中天然的12C碳原子被天然稀有的13C“标记”同位素取代。

然后蜜蜂被S.alvi定殖。实验结束后，固定的肠道踏上了旅程，首先经过UNIL的电子显微镜设施，由高级讲师ChristelGenoud带领。

然后，他们前往Meibom教授和他的NanoSIMS的实验室。最终，科学家们能够构建出蜜蜂肠道内13C原子的二维“图像”，这表明S.alvi细胞中13C显着富集，这反映了13C富集情况肠道中存在的酸。

为了拯救蜜蜂

因此，在一张图像中，研究小组可以最终证明蜜蜂为其肠道细菌合成食物。“这是尖端、真正跨学科科学合作的一个很好的例子，它汇集了UNIL和EPFL内的几个科学单位，”AndersMeibom评论道。

这位教授补充道：“当我们以这种方式合作时，世界上没有多少学术环境可以提供更多的东西。”他是将NanoSIMS技术应用于顽固的生物学问题的先驱。

“许多其他肠道微生物也可能以宿主来源的化合物为食，”共同主要作者安德鲁·奎因博士说，他想象着将这种方法扩展到其他细菌。重新关注蜜蜂：“这些结果也可以解释为什么蜜蜂有如此专门和保守的肠道微生物群。”

这些机制可能在蜜蜂对气候变化、杀虫剂或新病原体的脆弱性中发挥作用：“它们的脆弱性可能是由于蜜蜂与其肠道微生物群之间复杂的代谢协同作用被破坏所致。我们已经知道，接触除草剂草甘膦使蜜蜂更容易受到病原体的影响，并减少肠道中S.alvi的丰度。现在，有了这些新发现，我们正在寻找这些紧迫问题的答案。”