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3與菌共生
養菌甲蟲的窩,成蟲和幼蟲齊聚一堂,後方內壁上的黑色斑點即為甲蟲養殖的共生真菌。
養菌甲蟲的窩,成蟲和幼蟲齊聚一堂,後方內壁上的黑色斑點即為甲蟲養殖的共生真菌。

纖維素是構成木材的主要成分,其組成單元其實跟澱粉一樣,都是葡萄糖。澱粉中的葡萄糖單元鍵結時都採用同一個鍵結姿勢,因此鍵結平面相同,被稱為α鍵結;纖維素中的葡萄糖單元鍵結時,每隔一個單元就會扭轉180°,使得鍵結面上下顛倒,被稱為ß鍵結

木材中另一種主要成分則是木質素,其組成結構更複雜。動物體內原有的酵素,可以分解α鍵結的澱粉,但無法分解ß鍵結的纖維素,也無法消化結構複雜的木質素,因此食木質部甲蟲也跟白蟻一樣,腸道內需要其他的共生菌,才能消化掉這些一般動物無法利用的養分。根據美國能源部聯合基因組研究所的研究,發現白蟻腸道中的「密螺旋體」(treponemes)與「絲狀桿菌」(fibrobacters),可以替白蟻分解纖維素、半纖維素以及木質素等。人類對於食材甲蟲腸道的共生菌的認識不多,需要更多的研究才能確定,牠們腸道內的共生菌是否與白蟻的共生菌一致或類似。這樣的研究,或許還可以幫我們找出所有靠木材維生的昆蟲,是否都有某種演化上的關連性。

在木材的利用上,養菌甲蟲不藉助腸道內的共生菌,而是採用另外一種更有效率的管道,那就是靠真菌幫牠們分解纖維素和木質素,再轉變成柔軟可口的真菌組織,供甲蟲食用。多數養菌甲蟲和其養殖的真菌之間已經演化出一對一的互利共生關係(真菌提供甲蟲食物、甲蟲可以幫真菌散播),因此這些真菌的孢子外都會有一層黏液,不但可以藉此黏附在甲蟲的mycangia裡,還可以延長孢子的壽命,避免孢子脫水而死。而甲蟲除了演化出mycangia的構造以外,其生殖腺成熟與否,以及卵成熟的時間也決定於共生菌的生長狀況。

看來食材甲蟲為了求生存,已經跟真菌和細菌建立起良好的合作關係,而牠們這種互利共生的模式也在自然界的物質循環中扮演了非常重要的角色,可以稱得上是地球資源回收的楷模。

 

 
 
相關檔案
  • α鍵結 
  • ß鍵結 
  • 木質素 
 
 
 
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