
幕後文章是與國家科學基金會合作提供給生活方面的。
約翰·麥卡奇(John McCutcheon)記得奇卡達(Cicada)的歌曲,這是昆蟲世界中最響亮的歌曲,這是在伊利諾伊州羅克福德(Rockford)的童年時代在他的童年時代玩耍的無數夏季的聲音。 McCutcheon與擁有NSF支持研究昆蟲的支持後研究顧問南希·莫蘭(Nancy Moran)合作,開始觀察蟬和生活在其中的共生細菌之間的關係。 McCutcheon說:“該項目提供了一個例子,說明了您前門外面可能發生的有趣科學。”他和莫蘭(Moran)在2009年7月17日發表了他們的發現PLOS遺傳學。 McCutcheon欽佩Cicadas的成功。他說:“某些蟬物種出現在壓倒性的數字中。” “從總體體重和某些北美森林中的個人總數方面,它們估計是最豐富的草食動物。”但是,更令人驚訝的是,儘管蟬依賴營養貧困的飲食,但西卡達斯取得了成功。大多數Cicada種類的大部分時間(從兩到17年)在地下的地下花費,然後定期大批新興。在地下時,蟬僅以植物根的樹液為食,這是植物中最貧窮和不平衡的部分。那麼,蟬如何收集他們所需的養分來生存,儘管飲食低下? McCutcheon說,Cicadas通過與生活在其細胞內部的兩種專門細菌保持複雜的關係來補充他們的飲食。細菌為蟬提供了必不可少的營養,而動物既不是從SAP飲食中獲得的,也不會產生自己的生產。 McCutcheon的研究以Moran的先前作品為基礎,它表徵了居住在Cicadas內部的細菌物種的完整基因組。他的結果表明,這些細菌具有極端和獨特的特徵。一方面,這個生物有科學已知的最小細菌基因組。換句話說,它的遺傳物質比迄今為止鑑定出的任何其他細胞生物都少。更重要的是,CICADA細菌的基因組具有鳥嘌呤和胞嘧啶的平均含量高 - DNA的四個化學鹼基中的兩個。這一發現令人驚訝,因為科學家以前認為細菌基因組較小,鳥嘌呤和胞嘧啶通常存在於其DNA中。 “我們還不了解此例外的意義,” McCutcheon說。 “但這違背了我們認為我們認為細菌基因組大小與鳥嘌呤和胞嘧啶含量之間關係的一切。”另外,細菌用來產生蛋白質的遺傳密碼是非典型的。在某些細菌和線粒體中發現了具有相似非典型特徵的其他遺傳代碼 - 所有這些都有較小的基因組和預期的低濃度鳥嘌呤和胞嘧啶。因此,McCutcheon的發現表明,鳥嘌呤和胞嘧啶含量的減少不一定是非典型編碼或其原因的要求。研究人員認為,他們的新發現表明,像蟬(Cicadas)這樣的常見生命形式可以取決於與專門的極端微生物的複雜共生關係。 McCutcheon說:“這樣的共生體是未經震驚的微生物世界的一個方面,其中包含僅僅發現的不尋常生活形式的世界。”
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編者註:這項研究得到了國家科學基金會的支持(NSF),聯邦機構負責在科學和工程領域的所有領域資助基礎研究和教育。看到幕後存檔。