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標題: 甲蟲獨特腸胃結構與消化系統將助木材生質能一臂之力 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2019-3-17 08:20 AM 標題: 甲蟲獨特腸胃結構與消化系統將助木材生質能一臂之力

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　　甲蟲除了是自然界食腐木的益蟲﹑家中另類的寵物夥伴﹐最近美國能源部伯克利實驗室更指出﹐透過研究甲蟲特殊的腸胃系統與腸內微生物消化方式﹐木材生質能發展速度將大幅提高。
　　為了找出生物將木材轉換成能量的秘訣﹐科學家已不是第一次將研究目標瞄準蛀木生物﹐像是先前報導的蛀木水蝨(Gribble)與白蟻就是一例。這是因為木材中的生物質﹑木質素等含氮量低且難以分解﹐科學家得耗費大量能量與成本才能轉換成燃料﹐若能知道蛀木生物消化木材的方法﹐說不定就可以提高生質能轉換效率。
　　而此次伯克利實驗室研究的是美國東部常見的甲蟲黑艷蟲Odontotaenius disjunctus﹐該團隊研究發現﹐這種黑艷蟲的排泄物含氮量比原有木材或是木屑還要多3倍﹐這代表黑艷蟲的腸胃(或是其中的微生物)會在消化過程中產生氮氣﹔且還發現該甲蟲會將木質素和纖維素轉換成富含醋酸的元素﹐以及氫﹑乙醇和甲烷等生物燃料。
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　　若成功破解該甲蟲的消化謎團﹐對生質能將大有裨益﹐對此﹐伯克利實驗室團隊已運用分子生物學工具﹑光譜儀和微型感測器加以深入研究﹐發現該甲蟲的腸道由不同的腔室(compartment)組成﹐每個腔室都有不同的微生物進駐﹐就像是工廠不同的生產部門一樣。
　　顯然該甲蟲可運用特殊的生物化學系統將木材轉換成食物與燃料﹐伯克利實驗室氣候與生態科學部副主任Eoin Brodie表示﹐一般來說分解木質素的過程需要氧氣﹐然而像是提供生物養分的發酵過程則需要在無氧環境中﹐那麼這些甲蟲是如何解決這一大問題的呢？
　　伯克利實驗室科學家兼論文第一作者Javier Ceja-Navarro指出﹐隨著演化﹐甲蟲的腸壁長度與厚度等結構已相當適合微生物生存﹐這讓不同腔室會存有不同的代謝過程。
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　　研究指出﹐甲蟲的中腸(淺藍色)會分解木質素與纖維素等植物聚合物﹐並在前腸部位(咖啡色)發酵﹐其中前腸含有固定氮(fixed nitrogen)氣體﹐且代謝過程會生成甲烷跟氫氣﹐至於後腸(膚色)也是負責分解聚合物的地點﹐最終再排放出富含醋酸鹽﹑乙醇和苯甲酸鹽的排泄物。
　　雖然乍看之下結構與運作很簡單﹐但這也是經過長期的演化而來﹐研究指出在甲蟲的腸道中﹐好氧反應與微生物所在的厭氧區域是被隔離開來的﹐且該團隊也表示﹐甲蟲的腸道結構還可以防止氫氣飄散﹐進而產生醋酸鹽養分。Ceja-Navarro表示﹐未來團隊將能模擬甲蟲腸道以及微生物的消化方式﹐研發人工「消化系統」以加速木材生質能進展。

作者: Angrybird124 時間: 2019-3-17 07:08 PM

人類又要向大自然取經，又要不停破壞大自然，木材要靠砍伐樹木得來的……

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