הבאג בתוך החיפושית שגורם למשבר קפה

קפה הוא אחד המשקאות הפופולריים ביותר בעולם, אם לא. על מחצית מהאמריקאים שותים הנוזל השחור והמריר, שמוציא עליו 40 מיליארד דולר מדי שנה. ככזה, האספקה ​​היא לא רק עניין של מזון אלא גם ביטחון כלכלי.

אבל לקפה יש אויב אכזרי למדי, ה דוכן פירות יער קפה. זה חרק שפעם היה מוגבל לאפריקה אבל התפשט ברחבי העולם. נכון לעכשיו, ההפסדים עומדים על 500 מיליון דולר בשנה, אם כי הם צפויים לעלות ככל שטווח החרקים מתרחב.

הצלחתו של המולד נשענת על יכולת ייחודית להתנגד לאחד הרעלים המוצלחים ביותר שיוצר צמח הקפה, קפאין. עבור בני אדם, זה ממריץ אבל עבור אורגניזמים קטנים יותר, זה א נוירוטוקסין קטלני. זה מאפשר לצמחים להגן על עצמם מפני אכילה ובסופו של דבר הרג.

חרקים רבים יכולים מטבוליזם ריכוז נמוך של קפאין. אבל נראה שהמשולד פיתח את היכולת לעמוד ברמות שבדרך כלל נחשבות קטלניות. עם זאת, איך זה משיג את זה היה ברובו בגדר תעלומה.

עכשיו אולי יש תשובה שלא טמונה בבאג אלא בחיידקים שלו. בשבוע שעבר צוות חוקרים בינלאומי גילה שהפירוק של קפאין עשוי להיות מתווך בעיקר על ידי המיקרוביוטה של ​​המעי של החיפושית. הממצאים שלהם פותחים את הדלת לשדרת טיפול חדשה שבה המטרה היא לא החרק, אלא החיידקים שנמצאים בתוכו. בדוק אנימציית וידאו זו ממעבדת ברקלי המסכמת את הממצאים:

https://www.youtube.com/watch? v=cWuAK6IMRQM//?

הקבוצה אספה דגימות של דוב פירות היער מקניה, אינדונזיה, הודו, פורטו ריקו, הוואי, גואטמלה ומקסיקו. כל האזורים הללו ראו עלייה בנוכחות החרק והם סובלים מהפסדים. כשהם הגיעו למעבדה, הם נבדקו לראשונה כדי לראות אם הם יכולים לפרק קפאין במעיים. חלק מהחרקים הוזנו מהקפאין באופן מיידי בעוד שאחרים הוזנו לאחר טיפול אנטיביוטי להפחתת מספר החיידקים.

כצפוי, להוספת קפאין לתזונה הייתה השפעה מועטה על חרקי השליטה שכן החומר הכימי נפרק. אבל באלה שקיבלו אנטיביוטיקה, הייתה ירידה של 95% בביצים ובזחלים. ללא החיידקים במעיים, האוכלוסייה ירדה.

למרות שזה הספיק כדי לספק הוכחה למעורבות של מיקרוביוטה במעיים בעמידות לקפאין, החוקרים רצו ללכת רחוק יותר. הם מחלקים את החרקים לשתי קבוצות. אחד נשמר בחיים בעוד השני נשטף, נהרג ובסופו של דבר התפרק כך שניתן היה לבודד את החומר הגנטי.

מכאן, המטרה הייתה לזהות את החיידקים שנמצאו במעיים. הדרך הראשונה הייתה לבודד ולטפח מיני חיידקים פיזית מתוך החיות החיות. השני היה להשתמש בזיהוי גנטי כדי לקבוע את כל המינים. אסטרטגיה דו-שכבתית זו יכולה להבטיח שכל תוצאות מולקולריות יהיו מגובות בתצפית חזותית ממשית.

כצפוי, שני ההליכים הניסויים חשפו מגוון עשיר של חיידקים ממעי החרקים. אחד החיידקים המאוכלסים ביותר הנפוצים לחרקים ברחבי העולם היה הפסאודומונדים. הם נמצאים בכל מקום בסביבה והיו צפויים להימצא במספרים גבוהים. הם היו גם ה ככל הנראה חשודים בהפחתת קפאין שכן כבר הוכח שהם מפרקים קפאין.

השלב הבא היה שהמדענים יוכיחו את תחושות הבטן שלהם על ידי העמדת החיידקים במבחן. הם ניסו לגדל את כל המינים על אגר המכיל קפאין כמקור הפחמן והחנקן היחיד. כמה מינים הצליחו לשרוד כולל פסאודומונד לא, Pantoea vagans, חיידק המשמש ב בקרה ביולוגית של צמחים. אבל השורד הכי טוב היה Pseudomonas fulva. זה פתוגן אנושי פוטנציאלי, אבל אצל החרק, זה חלק מהפלורה המיקרוביאלית הרגילה.

השלב האחרון היה להפעיל מחדש את פעילות דלדול הקפאין. הם לקחו חרקים שטופלו באנטיביוטיקה והאכילו אותם פ. fulva במשך שבוע. למרות שהם הצליחו לרוקן את הקפאין, הם לא הצליחו להתרבות. זה הצביע על כך שאובדן החיידק יכול להוביל באופן בלתי הפיך להפחתה של המין על ידי מניעת רבייה תקינה.

התוצאות המשולבות הציעו מיקוד פ. fulva עשויה להיות אפשרות מעשית בשליטה על המנשא. המחברים הציעו להתמקד בשינוי המיקרוביום של החרק יכול להיות אמצעי מצוין לשנות באופן טבעי את דינמיקת האוכלוסייה של החרק. עם זאת, כיצד ניתן להשיג זאת, נתון לוויכוח.

למרות שנעשה שימוש באנטיביוטיקה במחקר, הרעיון של הפצה המונית של תרופות אלו בטבע אינו מומלץ מכיוון שהדבר עלול להוביל לעמידות רבה יותר בעתיד. אפשרויות נוספות כוללות פפטידים אנטי-מיקרוביאליים ושימוש במינים תחרותיים של חיידקים כגון Pantoea vagans. אבל זה ידרוש מחקר עתידי כדי לקבוע באופן ספציפי את ההשפעה של אסטרטגיות אלה. עם מחקרים נוספים בתחום זה, בסופו של דבר תימצא אפשרות מעשית וכולם יוכלו ליהנות מכוס הג'ו שלו בידיעה שהאספקה ​​והביטחון מובטחים.