甲虫除了是自然界食腐木的益虫、家中另类的宠物伙伴，最近美国能源部伯克利实验室更指出，透过研究甲虫特殊的肠胃系统与肠内微生物消化方式，木材生质能发展速度将大幅提高。
为了找出生物将木材转换成能量的秘诀，科学家已不是第一次将研究目标瞄准蛀木生物，像是先前报导的蛀木水虱（Gribble）与白蚁就是一例。这是因为木材中的生物质、木质素等含氮量低且难以分解，科学家得耗费大量能量与成本才能转换成燃料，若能知道蛀木生物消化木材的方法，说不定就可以提高生质能转换效率。
而此次伯克利实验室研究的是美国东部常见的甲虫黑艳虫 Odontotaenius disjunctus，该团队研究发现，这种黑艳虫的排泄物含氮量比原有木材或是木屑还要多 3 倍，这代表黑艳虫的肠胃（或是其中的微生物）会在消化过程中产生氮气；且还发现该甲虫会将木质素和纤维素转换成富含醋酸的元素，以及氢、乙醇和甲烷等生物燃料。
（Source：Flickr/Katja Schulz CC BY 2.0）
若成功破解该甲虫的消化谜团，对生质能将大有裨益，对此，伯克利实验室团队已运用分子生物学工具、光谱仪和微型感测器加以深入研究，发现该甲虫的肠道由不同的腔室（compartment）组成，每个腔室都有不同的微生物进驻，就像是工厂不同的生产部门一样。
显然该甲虫可运用特殊的生物化学系统将木材转换成食物与燃料，伯克利实验室气候与生态科学部副主任 Eoin Brodie 表示，一般来说分解木质素的过程需要氧气，然而像是提供生物养分的发酵过程则需要在无氧环境中，那么这些甲虫是如何解决这一大问题的呢？
神奇的肠道结构与消化机制
伯克利实验室科学家兼论文第一作者 Javier Ceja-Navarro 指出，随着演化，甲虫的肠壁长度与厚度等结构已相当适合微生物生存，这让不同腔室会存有不同的代谢过程。
研究指出，甲虫的中肠（浅蓝色）会分解木质素与纤维素等植物聚合物，并在前肠部位（咖啡色）发酵，其中前肠含有固定氮（fixed nitrogen）气体，且代谢过程会生成甲烷跟氢气，至于后肠（肤色）也是负责分解聚合物的地点，最终再排放出富含醋酸盐、乙醇和苯甲酸盐的排泄物。
虽然乍看之下结构与运作很简单，但这也是经过长期的演化而来，研究指出在甲虫的肠道中，好氧反应与微生物所在的厌氧区域是被隔离开来的，且该团队也表示，甲虫的肠道结构还可以防止氢气飘散，进而产生醋酸盐养分。
Ceja-Navarro 表示，未来团队将能模拟甲虫肠道以及微生物的消化方式，研发人工“消化系统”以加速木材生质能进展。
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（首图来源：Flikcr/Christopher Kray CC BY 2.0）
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