研究者來自日本的 RIKEN 先進研究所 (PRI) 和可持續資源科學中心 (CSRS)，將昆蟲轉變為活的化學反應器。
在 Kenichiro Itami 的帶領下，團隊開發了一種名為「昆蟲內合成」的技術，利用昆蟲來構建和修改複雜的分子，這在現有的實驗室方法中極為困難。
這項技術有潛力改變科學家生產納米碳的方式，這些分子完全由碳原子組成。這些納米結構強韌、導電，並且在某些條件下能發光，因而非常適合航空航天、電池技術和先進電子產品的應用。然而，這些納米碳的製造和精確修改一直以來都非常困難。
Itami 表示：「我們的團隊一直在研究分子納米碳，並且同時開發了對哺乳動物和植物有作用的分子。透過這些經驗，我們突然想知道，如果我們將納米碳餵給昆蟲，會發生什麼？」
研究者選擇了常見的害蟲：煙草夜蛾幼蟲來測試他們的假設。這些昆蟲通常被視為農業中的害蟲，擁有強大的消化系統，能夠處理有毒的植物化合物和農藥。它們的腸道中含有能夠進行複雜化學反應的酶，使其成為這項實驗的理想候選者。
團隊將一種名為 [6]MCPP 的分子納米碳（帶狀分子）餵給幼蟲。僅僅兩天後，幼蟲便消化了該化合物，並產生了一種新版本，稱為 [6]MCPP-oxylene。這種新分子加入了一個氧原子，使其具備了螢光特性。
這一轉變並非偶然。團隊對幼蟲的排泄物進行了一系列測試，包括質譜分析、核磁共振和 X 射線晶體學，這些測試揭示了改變後分子的確切結構，並確認了這是一個成功的化學轉換。
突破性進展來自於分子生物學技術，識別出兩種特定酶——CYP X2 和 CYP X3，作為這一轉變的催化劑。基因分析確認了它們在反應中的關鍵作用。
Itami 解釋道：「在實驗室環境中重現昆蟲內部發生的化學反應是極其困難的。實驗室中的氧化反應嘗試失敗或產量極低。」
煙草夜蛾幼蟲能夠比實驗室環境更有效地將 [6]MCPP 轉化為 [6]MCPP-oxylene。進一步的計算機模擬顯示這些酶如何管理反應。它們可以結合兩個 [6]MCPP-oxylene 分子，並直接將一個氧原子插入碳-碳鍵中。這不僅稀有，甚至在這一背景下從未見過，這是現代化學仍然難以實現的精確度。
這一新穎的方法不僅僅是一個奇特的實驗。它開啟了創造有用材料的新方向。Itami 表示：「忠於 PRI 的理念，這項工作開創了材料科學的新方向：利用昆蟲製造功能性分子。」
通過使用酶、微生物或整個昆蟲，而非傳統的玻璃器皿和化學品，研究者可以構建複雜的結構，這在實驗室中往往過於昂貴或效率低下。像 CRISPR 和定向進化這樣的工具可能會進一步優化這一過程，實際上是編程昆蟲製造新類型的分子，應用範圍從發光傳感器到藥物成分。
雖然這些幼蟲通常被視為農業中的惡棍，因為它們能夠摧毀作物和抵抗農藥，但這項研究卻將它們置於一個完全不同的光環中。
Itami 說：「煙草夜蛾因其快速的生命周期和卓越的農藥代謝能力而成為臭名昭著的農業害蟲，贏得了全球作物保護行業的壞名聲。然而，我們發現非常有趣的是，在我們的項目中，這些蛾子扮演了意想不到的角色——不再是對手，而是意外的英雄。」
該研究已發表在《科學》期刊上。
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