文：小肥波
地球上所有生命都需要水，很多物種包括人類都會用口部吸收水分，但大自然中也有生物比較特別：甲蟲會打開牠們的屁眼，吸收漂浮在空氣中的微量水來補充水分。除此之外，牠們的屁眼更可以從糞便中擠出水分將之重新吸收，讓其可在地球上最乾燥的地區生存。
這種特殊的屁眼用途，人類已知道超過一個世紀，但最近刊於「美國國家科學院院刊」的研究才深入解構甲蟲如何實現用屁眼有效吸水。
丹麥哥本哈根大學生物學家 Kenneth Veland Halberg 在新聞稿解釋，甲蟲能在不喝液態水的情況下完成整個生命週期，因為牠們的特殊直腸（屁眼）和腎臟共同構成了一個多器官系統，可高度專業化地從吃的食物和周圍的空氣吸水。他甚至指出，這系統有效得令糞便樣本完全乾燥，沒有任何水分。
赤擬谷盜（Tribolium castaneum）通常用於昆蟲研究中，因為其生物學特性與其他昆蟲相似，其基因組也已大致完成排序，並且作為日常廚房害蟲，很容易被人類接觸到。
團隊使用 RNA 測序編定一個圖譜，詳細描述了赤擬谷盜的發育階段，以便團隊比較不同器官和生命中不同時期的基因表達。通過此圖譜，團隊尋找在直腸中表達更多的基因，而當中一個叫 NHA1 的基因特別引起了他們的注意。
Halberg 的團隊發現，一種名為 Tiptop 的蛋白質控制著 NHA1 的生成量，還有助於生成微細的 leptophragmata 細胞。這是一種特殊的細胞群，主要存在於甲蟲直腸的多器官系統中，而只有 leptophragmata 細胞才能表達 NHA1。
團隊仔細檢查後發現，這些細胞在甲蟲水分吸收過程中起著關鍵作用：腎臟會包著甲蟲的後腸，同時 leptophragmata 細胞會將鹽分揼入腎臟發揮作用，這樣它們就能夠通過直腸從潮濕空氣中收集水分，並從此進入甲蟲的身體。當甲蟲暴露在較乾燥的條件下，屁眼中的 NHA1 表達會增加，從而使它們能夠從環境和糞便中吸收更多水分。
更重要的是，當在實驗室中關閉 NHA1 功能，甲蟲會通過排泄失去更多水分，使它們更難在乾燥條件下生存，證明 NHA1 對將水分從直腸輸送到甲蟲身體很重要。
這些發現有助我們更了解甲蟲之餘，也有更實際的用途。每年人類因蟲害損失數千噸糧食，對發展中國家的糧食安全影響尤為嚴重。因此，尋找減輕甲蟲害蟲的方法很重要，但同一時間我們也應使用這新發現，保護其他甲蟲和昆蟲，讓生態取得健康平衡。
報告
- Naseem, M.T., Beaven, R., Koyama, T. & et al. (2023). NHA1 is a cation/proton antiporter essential for the water-conserving functions of the rectal complex in Tribolium castaneum. PNAS 120(13) e2217084120. doi: 10.1073/pnas.2217084120
