地球上的所有生命都依赖于水，包括我们。我们中的一些人以老式的方式喝水，用嘴喝水，另一些人。
甲虫可以通过打开直肠并饮用漂浮在空气中的微量水来补充水分。
它们还可以从粪便中重新吸收水分，而且它们的屁股也非常擅长从粪便中挤出水分。
凭借其特殊的直肠能力，甲虫可以在地球上最干燥的地区生存，包括食品储藏室中的面粉和谷物。
一个多世纪以来，我们都知道这种独特的耗水方式，但现在一项新的研究已经揭开了甲虫实现这一目标的方式之一。
“甲虫可以在不喝液态水的情况下完成整个生命周期。这是因为它们经过改造的直肠和紧密相连的肾脏，共同构成了一个多器官系统，该系统高度专门从它们吃的食物和周围的空气中提取水，”解释丹麦哥本哈根大学生物学家肯尼思·维兰·哈尔伯格 (Kenneth Veland Halberg)。
“事实上，这种情况发生得非常有效，以至于我们检查的粪便样本完全干燥，没有任何水分。”
哈尔伯格和他在哥本哈根大学的团队与英国爱丁堡大学和格拉斯哥大学的研究人员合作，揭示了昆虫如何进化出水循环和节水机制。
红面粉甲虫（板拟谷盗） 是常用于研究昆虫因为它的生物学与其他昆虫相似，它的基因组测序良好，并且很容易作为日常厨房害虫接触到。
研究人员利用 RNA 测序编制了一份图谱，名为——你猜对了——BeetleAtlas，详细描述了赤霉这样他们就可以比较不同器官和生命中不同时期的基因表达。
通过在 BeetleAtlas 中寻找在直肠中表达较多的基因，研究人员可以特别关注一个名为 NHA1 的基因。
“我们发现的基因对于这个过程至关重要，这对我们来说是新知识，”说哈尔伯格。
Halberg 和他的团队发现，一种名为 Tiptop 的蛋白质控制着 NHA1 的生成量，并且还有助于生成 leptophragmata 细胞，这是一种独特的细胞群，主要存在于甲虫的直肠复合体中。
只有 leptophragmata 细胞表达 NHA1，仔细检查表明这些细胞在甲虫通过后部吸收水分的能力中发挥着关键作用。
“当甲虫的肾脏包围它的后肠时，leptophragmata 细胞通过将盐泵入肾脏来发挥作用，这样它们就能够通过直肠从潮湿的空气中收集水分，并从这里进入它们的体内，”哈尔伯格解释。
研究小组发现，当甲虫暴露在干燥的条件下时，NHA1 的表达会增加，从而使它们能够从环境和粪便中吸收更多的水分。
更重要的是，当NHA1功能在实验室中关闭时，甲虫通过排泄失去更多的水分，使它们更难在干燥条件下生存，这表明NHA1对于将水从直肠输送到体内非常重要。
虽然这些发现有助于我们更好地了解甲虫，但它们也可以起到实际作用。
每年因虫害损失数千吨粮食，对发展中国家粮食安全的影响尤为严重。因此，寻找减轻甲虫害虫的方法至关重要，但许多甲虫和其他昆虫对我们的世界至关重要，因此我们需要保护它们。
“昆虫对水分平衡的变化特别敏感，”说哈尔伯格。 “因此，这些知识可用于开发更有针对性的方法来对抗破坏我们粮食生产的甲虫物种，而不杀死其他动物或伤害人类和自然。”
为了方便未来的研究，作者做了甲壳虫阿特拉斯可供其他科学家使用。由于 RNA 测序跨越胚胎、幼虫和成虫阶段，现在可以轻松比较 Tribolium 基因组中超过 16,500 个基因的表达。
该研究发表于美国国家科学院院刊。
