一袋细菌帮助这些甲虫度过了最剧烈的生命变化

拉格里亚甲虫是一种生活在大豆植物上的毛茸茸的黄铜色虫子，当它们产卵时，它们会用特殊的汁液保护卵。母虫生殖器官旁的一组腺体会将共生细菌涂抹在卵上。随着卵的生长，有益细菌会产生化学物质来抵抗霉菌和其他有害微生物，就像自制的抗真菌药膏一样。

当这些婴儿孵化成幼虫时，它们会终生携带细菌，雌性会将细菌传给自己的卵。但 Lagria 甲虫会经历变态：它们会消失在蛹中，然后以全新的身体出现。那么它们在转变过程中如何留住细菌伙伴呢？根据本周发表在《生理学前沿》杂志上的一项研究，两种Lagria幼虫的背部形成了“口袋”，可以在变态过程中储存细菌。

许多昆虫依靠微生物进行防御，甚至调节自己的行为。因此，它们不断进化出携带这些伴侣度过一生的工具。“有很多独特的结构（用于携带共生体），”这项研究的主要作者、德国美因茨约翰内斯古腾堡大学生态学博士生 Rebekka Janke 说。一种名为狼蜂的捕食性黄蜂会将储存在触角中的细菌接种给其后代。卷叶象鼻虫会将细菌塞进腹部的育儿袋中。“但这总是在成年阶段，”Janke 说。在其他昆虫中，幼虫甚至会将细菌藏在环境中，并在成年后再次拾起。“但拉格里亚甲虫不需要庇护所，也不需要任何地方来储存它们。它们总是随身携带着细菌。”

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加州大学欧文分校研究共生现象的托宾·哈默 (Tobin Hammer) 表示：“这是宿主如何创新以支持其微生物伙伴的一个很好的例子。”他未参与该论文。“像这样的共生体可以为宿主提供有用的服务，但它们也往往很脆弱。”

研究拉格里亚甲虫细菌（伯克霍尔德菌）尤其具有挑战性，因为研究人员无法在实验室中培养这种细菌。“我的导师尝试培养 [共生菌]，我也尝试培养它，然后另外两名学生也尝试培养它，现在我们还有另一位博士正在尝试，”詹克说。因此，他们在口袋中放置了微小的发光珠子，这样他们就可以在昆虫的整个生命周期中对其进行观察。

当需要变态时，拉格里亚甲虫幼虫会躲在大豆植株下的落叶层中。大约六天的时间里，“它们只是躺在那里，身体仍然比较白，”詹克说。“它们没有茧，只是一个小软东西。”在茧里面，它们长出了腿、生殖器和翅膀。但在这种转变过程中，蛹外部的口袋会保留下来，保护着细菌伙伴。当成年甲虫完全成形时，蛹的背部会裂开，正好沿着携带细菌的线。“然后甲虫会爬出来，共生菌就会转移到全身。”

Janke 表示，目前尚不清楚这些细菌如何最终在成年雌性腺体中定居，因为它们没有明显的自主移动方式。但事实上，这些微生物如此不动，而且很难在甲虫体内以外的任何地方培养，这表明虽然甲虫已经塑造了自己的身体来携带细菌，但这些微小的同伴正逐渐完全依赖于甲虫提供的栖息地。“作者使用乳胶珠进行的实验表明，宿主在多大程度上控制着共生体去往何处以及何时去往，”Hammer 指出。

其他类似类型的细菌并没有如此特殊。Janke 表示，该团队已成功培育出一种相关菌株，这种菌株有时会出现在甲虫中，但更常见的是作为大豆植物本身的病原体。Janke 表示，成年甲虫在进食时也可能会感染一些共生菌。“了解这些口袋是否会带来生态成本也很有趣，”Hammer 指出。“例如，在野外，它们可能会被寄生虫或病原体劫持，从而进一步传播。”

也许这就是这种伙伴关系最初发展的方式：在吃大豆植物时擦肩而过后，甲虫可能收养了一只看门狗，而细菌则从一株植物转移到另一株植物。尽管昆虫会尽一切努力保护其细菌，但 Janke 说，“共生体如何从宿主那里受益始终有点不清楚。”