白蚁巢穴的"活体防御墙"机制：与共生微生物互作驱动的动态抗菌防御系统

本研究揭示了白蚁通过将病原体感染尸体埋入巢材，激活巢内共生链霉菌(Streptomyces)的抗菌活性，形成动态防御系统的创新机制。日本京都大学团队发现白蚁能区分感染/非感染尸体（分别采取掩埋/同类相食策略），巢材中链霉菌丰度提升10倍并显著抑制Metarhizium anisopliae等病原体生长，为理解社会性昆虫的"社会免疫"提供新范式。

　　

在自然界中，白蚁这类社会性昆虫面临着严峻的卫生挑战——密集的群体生活使得病原体极易传播，而富含有机质的巢穴环境更是微生物滋生的温床。传统研究多关注白蚁巢穴的物理防御功能，却忽视了这些"昆虫城堡"中隐藏的微观防御力量。更令人困惑的是，白蚁竟反其道而行，将本应避之不及的粪便作为巢穴建筑材料，这种看似高风险的行为背后究竟隐藏着怎样的进化智慧？

日本京都大学昆虫生态学研究室的Masaaki Nakashima和Kenji Matsuura团队在《Scientific Reports》发表的研究，揭开了这个谜题。他们以东亚特有的湿木白蚁Hodotermopsis sjostedti为研究对象，发现这些白蚁通过精妙的尸体管理行为，激活了巢材中链霉菌的抗菌潜能，构建出动态升级的"活体防御墙"系统。

研究采用多学科技术手段：通过行为学实验观察白蚁对感染/非感染尸体的差异化处理；利用qPCR定量巢材中链霉菌16S rRNA基因拷贝数；采用双培养法测定链霉菌对病原真菌（如M. anisopliae）和细菌（如Bacillus subtilis）的抑制效果；建立模拟巢穴环境的生存实验评估链霉菌对工蚁的保护作用。所有实验样本均来自日本鹿儿岛县奄美大岛采集的9个野生白蚁群体。

感染尸体触发特异性掩埋行为
研究发现白蚁对尸体的处理策略取决于其感染状态和死亡时间。暴露于M. anisopliae的工蚁180小时内全部死亡（对照组仅2例死亡）。新鲜尸体无论是否感染均较少被掩埋，但随着时间推移，感染尸体的掩埋率在48小时内显著提升至75%（非感染尸体始终低于20%），表明白蚁能识别逐渐显现的病原风险。

巢材抗菌活性的动态增强
将感染尸体埋入巢材后，链霉菌（经鉴定为Streptomyces murinus）的丰度在第10天显著增加，同时巢材提取物对M. anisopliae孢子萌发的抑制率提升3倍。值得注意的是，这种抗菌活性源于链霉菌分泌的代谢产物，而非白蚁自身物质——经0.22μm过滤的巢材提取物仍保持强效抑菌作用。

链霉菌的广谱防御功能
分离的链霉菌#107菌株对多种白蚁病原体表现出选择性抑制：对昆虫病原真菌M. anisopliae和Beauveria bassiana的抑制直径达15mm；有效抑制革兰氏阳性菌（如B. subtilis）但对革兰氏阴性菌（如Pseudomonas aeruginosa）无效。在模拟巢穴环境中，链霉菌使暴露于M. anisopliae的白蚁存活率从20%提升至65%。

讨论与启示
这项研究颠覆了传统认知中静态的昆虫防御模式，揭示了行为-微生物互作的动态防御系统：白蚁通过掩埋行为"投喂"链霉菌，后者以尸体为营养源扩增并分泌抗生素，形成正反馈循环。这种机制与蚂蚁-假诺卡氏菌、蜂狼-链霉菌等共生防御系统形成有趣对比，暗示社会昆虫可能多次独立进化出类似的微生物防御策略。

研究还提出关键进化问题：链霉菌是通过垂直传递（亲代到子代）还是水平获取（从土壤环境）定殖白蚁巢穴？湿木白蚁的多巢穴特性（通过地下隧道连接多个朽木）更支持水平获取假说，这为理解昆虫-微生物共生关系的建立机制提供了新视角。

从应用角度看，该发现为开发基于昆虫-微生物互作的生物防治策略提供蓝图。例如，可设计模拟白蚁巢穴微环境的"生物陷阱"，通过富集特定链霉菌来控制害虫种群。研究也提示在利用昆虫病原真菌（如绿僵菌）进行生物防治时，需考虑目标昆虫可能存在的共生菌拮抗作用。