(Termites gain the energy efficiently by the gut microbes)
国立台湾大学生命科学系范姜文荣编译/国立台湾师范大学生命科学系李冠群副教授责任编辑
编译来源：シロアリは肠内微生物によって高効率にエネルギーと栄养を获得
白蚁(termite)虽然是会造成木材家具受损的害虫，但在生态学领域，却扮演清除森林枯木的重要角色。白蚁肠道共生的微生物群，具有高效率分解木材主要成分-纤维素(cellulose)的能力，因此从生质能源(biomass resource)的利用观点，受到高度瞩目。
过去研究白蚁肠道的微生物群，几乎都是探索其纤维素的分解能力或代谢物质等。但是肠道微生物是由10几种原生动物及数百种细菌所组成的复杂微生物群，几乎都难以单独培养，若仅分析肠道微生物群，无法了解个别微生物的运作或微生物之间的交互作用。
为了解特定微生物在肠道所扮演的角色，日本理化学研究所(RIKEN)生物资源中心的研究团队，将研究聚焦白蚁肠道大型原生生物细胞内的共生细菌，因该细菌在肠道纤维素分解上扮演最重要的角色，故尝试测定其特有机能的活性、以及解析其基因体。
研究团队发现白蚁肠道原生生物将纤维素代谢分解后，会产生醋酸、二氧化碳及氢气（如图一）。而共生细菌能将原生生物生成的二氧化碳与氢气反应，还原成为醋酸。白蚁再将醋酸当作能量来源，予以吸收利用，使纤维素所含碳元素几乎完全回收。另白蚁食用的木材，虽氮元素非常缺乏，肠道共生细菌能固定空气中氮素，转换为生物能利用的氨(ammonia)。相较于环境中其它微生物或其它动物的肠道细菌，白蚁肠道细菌群上述两种机能，有较高的活性。
图片来源 : 编译自https://www.riken.jp/pr/press/2015/20150512_2/
研究团队也发现，在白蚁肠道微生物群中，单细胞原生生物Eucomonympha属的机能都具高度活性，在纤维素分解扮演最重要角色。此属原生生物的活性相当于肠道微生物群全体活性或还原性醋酸生成的六成；氮气固定则几乎相当于全部的活性。
Eucomonympha属的原生生物细胞内栖息一万个以上的螺旋菌(spirochetes)，是肠道细菌中数量最多的一种细菌。因目前无法培养白蚁肠道内共生菌，且仅该细菌具有还原性醋酸生成及氮素固定的机能，故藉由单细胞基因体解析法(single-cell genome analyses)解开基因体序列，证实白蚁肠道内具有该机能相关基因的群集，且该细菌基因处于高表现状态，带给白蚁许多能量来源。
研究团队藉由基因体解析，发现细胞内共生细菌除了生成还原性醋酸外，同时利用纤维素分解的中间代谢物质-糖(sugar)，来补充氮素固定所需的必要能源。也认为固定的氮素，几乎都被利用合成为氨基酸或维他命等高营养氮素化合物，供应给白蚁或其它肠内微生物。该研究成果于2015年5月刊载科学期刊「Proceedings of the National Academy of Sciences」。
名词解释
原生生物细胞内的共生细菌：单细胞真核生物的原生生物，在细胞内常观察到细菌栖息其中，称为细胞内共生细菌。原生生物细胞分裂时，细胞内共生细菌也会分配至原生生物的细胞内，跨世代继承下去，认为对原生生物扮演重要的角色。
单细胞基因体解析法：在微生物群集分离出单一细胞，自单一细胞开始增幅其基因体后，解析基因体序列的方法。
延伸阅读
破坏纤维素的剪刀手─纤维素分解酵素 (Cellulase)
生物季节（下）
参考文献
Acetogenesis from H2 plus CO2 and nitrogen fixation by an endosymbiotic spirochete of a termite-gut cellulolytic protest
https://www.pnas.org/content/early/2015/05/14/1423979112.abstract
