Ｂｔ杀虫剂无毒？
尼科勒·布罗德里克(NicholeBroderick)曾经以为自己很了解Bt毒素的作用原理。毕竟，这种由苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)制造的毒素早在1911年之前就被人发现，并且自20世纪50年代起，就作为有机杀虫剂广泛采用。科学家们甚至已经用基因工程学方法，改造出多种能够制造这种杀虫剂的转基因作物。按照当时公认的模型，Bt毒素会使昆虫的消化道穿孔。这些孔要么能让细菌感染昆虫的血液，也就是所谓的血淋巴(hemolymph)，要么就会使昆虫消化受阻而饥饿至死。
因此，当这位美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究生开始试验，把这种杀虫剂喂给已经用抗生素清除了其他消化道细菌的舞毒蛾(gypsy moth)毛虫时，她预期这种毒素将变得更加致命。她回忆说：“一开始，我想检验这样一个假设：消化道细菌会保护舞毒蛾毛虫免受Bt毒素的侵害。结果我却发现，一旦没有了这些消化道细菌群落，Bt毒素就再也杀不死毛虫了。”
莫非Bt毒素本身并不是一种杀虫剂?这一观点有可能颠覆近一个世纪的正统信条。因此，布罗德里克又重复了若干次试验，并且向威斯康星大学的微生物生态学家约·汉德尔斯曼(JoHandelsman)和昆虫学家肯·拉法(KenRaffa)求教。但是在用多种昆虫进行了多次试验之后，研究者们仍然得出了相同的结果：在舞毒蛾毛虫胃部的细菌群落寄生正常时，Bt毒素的作用最为显著。
过去数十年来，对Bt毒素的研究都着眼于它发挥作用的最初步骤。美国田纳西大学诺克斯维尔分校的昆虫学家胡安·朱拉－芬特斯(Juan Jurat-Fuentes)评论说：“在毒素使消化道穿孔，使细胞凋亡之后，到底发生了什么?昆虫是否有复原迹象?其他的细菌是否‘接管’了杀虫任务?还没有人真正对此有所研究。”威斯康星大学的研究人员将消化道细菌逐一重新引进毛虫的胃中，并重复这项试验，最后发现肠杆菌NAB3是Bt毒素最为致命的搭档。接下来的试验表明，这种细菌在血淋巴中生长旺盛，苏云金杆菌则迅速消亡。进一步的试验证明，经过基因改造、能够产生Bt毒素的大肠埃希菌(Escherichiacoli)同样能够有效地杀死毛虫，不过当这种细菌死亡之后，就算它们仍然带有Bt毒素，也无法再杀死毛虫。
拉法强调说，这些结果或许能够解释Bt杀虫剂变化不定的杀虫效力。举例来说，以柳树为食的舞毒蛾就对毒素有抵抗力。有人曾提出，柳树植物体中所含的丹宁酸(tannin)也许会黏附在Bt蛋白上，从而清除这种毒素。不过拉法怀疑，柳树可能含有一些其他的化合物，影响了肠杆菌的生长，因为肠杆菌才是真正的杀手。他指出：“这一结果的重要性在于，我们可以对一些早期的发现作出全新的诠释。”这一结果也许还有助于解释玉米害虫草地贪夜蛾(Spodopterafrugiperda)之谜——也就是我们常说的秋天行军虫(fall armyworm)：Bt毒素能够在它们的消化道里钻孔，但是却无法杀死它。朱拉—芬特斯说：“人们当时无法解释为什么毒素能够黏附钻孔，却无法杀死这些昆虫。”
苏云金杆菌本身也相当神秘：人们至今仍然不明白，为什么这种细菌耗费巨大的能量来制造这些毒素，这对它自身并没有明显的好处。能够制造Bt毒素的转基因作物在全球大面积播种已经将近十年，至少50万平方英里(大约130万平方千米)的农田种植了这种作物，然而与其他杀虫剂不同的是，至今还几乎没有一种害虫对Bt毒素显露出免疫力。美国亚利桑那大学的昆虫学家布鲁斯·塔巴什尼可(Bruce Tabashnik)评述说：“只有一种昆虫——小菜蛾(diamondback moth)进化出了耐药性。”
虽然这项研究显示，Bt毒素需要与消化道细菌合作才能发挥作用，方法大概是制造败血症(septicemia)，但确切的致命机制仍是个谜。解决这个谜题有助于抑制Bt毒素抗药性的产生，也有助于提高这种毒素的效力。至少，该研究让我们对农作物害虫有了一个全新的理解。塔巴什尼可评论说：“我们越来越清楚地看到，不能简单地把昆虫看作一个单一的物种，还必须同时看到与之共生的生物群落，以及这些群落对昆虫与环境间相互作用的影响。
(译／王雯雯校／虞骏)