Falk Warnecke menjenguk melalui kaca pembesar yang dilekapkan dan melambai dengan lembut pada timbunan kecil pepijat. Mereka mati-beku dan ditumpuk pada blok logam sejuk seperti alasan kopi yang dibuang pada sudu. Dengan sepasang forceps halus, dia meraih salah satu serangga di pangkal thoraxnya dan mengangkatnya dari blok. Ia adalah coklat, dan tidak lebih besar daripada bulu mata. Dengan forseps kedua, dia mencubit bahagian perutnya. Dia menarik perlahan-lahan, dan menariknya ke dalam dua. Garis yang berkilat dan berwarna kemerahan meluncur dengan lancar keluar dari exoskeleton. Warnecke tersenyum. "Itulah perkara yang baik tentang rayap, " katanya dengan aksen Jerman tebal. "Anda mendapat seluruh usus dalam satu bahagian."
Warnecke tidak mahu paip paip rayap itu menjadi koyak dan kandungannya bercampur-campur. Ia adalah kandungan yang diminati olehnya. Usus ini mempunyai bilik-bilik bulbous yang membengkak dengan banyak mikrob yang digunakan oleh rayap untuk memecah selulosa dari kayu atau rumput yang digunakan oleh serangga. Apabila dia tidak memanggil anai-anai "hewan kecil comel, " dia merujuk kepada mereka sebagai "bioreactors berjalan, " dan menganggap dalaman mereka berair jenis emas cair. Buat masa ini, dia hanya berminat dalam mentol terbesar pada rentetan, yang dikenali sebagai segmen proctodeal ketiga, atau, dalam vernakular ekologi mikrob, "pukulan hindgut." Petak bersaiz microliter-jauh lebih besar daripada sekeliling usus sekitar dan mudah dibezakan dengan mata telanjang-adalah rumah kepada komuniti mikroba yang berbeza yang sesetengah orang berfikir dapat membantu menyelesaikan krisis tenaga.
Warnecke, seorang penyelidik di Institut Genome Bersama Jabatan Tenaga AS di Walnut Creek, California, telah menimbulkan banyak perhatian sejak kebelakangan ini untuk kerjanya dengan rayap. Serangga sangat berkesan dalam mengubah selulosa menjadi gula-langkah pertama dalam membuat bahan bakar dari tumbuh-tumbuhan seperti switchgrass atau pokok poplar. Para saintis tidak dapat bersaing dengan anai-anai. Mereka boleh memecahkan ikatan sukar selulosa di makmal, tetapi enzim yang mereka gunakan adalah liar, sangat mahal. Di sinilah Warnecke datang. Penyelidikannya mempunyai beberapa orang yang menanam pada prospek mencelupkan rebusan mikroba dan mengeluarkan beberapa enzim yang akhirnya memungkinkan untuk menghasilkan etanol dari selulosa pada skala perindustrian.
Mengetepikan forsep, Warnecke mengambil dua jarum panjang dan menolak anggota badan rayap dan karapace. Dia meletakkan satu drop dari larutan penampan pada usus agar ia lembap dan kemudian terus menyerang pukulan hindgut yang menonjol, berulang kali menikam bola yang berkilat sehingga kandungannya tertumpah dan dicampurkan dengan penimbun untuk membentuk buburan enzim dan serpihan selulosa. Dengan pipetnya, dia menyedut beberapa cecair "mash" dan menyumbatnya ke dalam tiub plastik. Dia berharap untuk mengenal pasti enzim selulosa-merendahkan dalam mash, tetapi dia mula-mula harus mengetahui bakteria kediaman usus yang membuatnya, dan yang sebenarnya berfungsi untuk mencerna selulosa.
Pada waktu pagi hari minggu apabila cuaca bagus, basikal Warnecke ke kereta api BART dan mengambilnya dari Berkeley melalui bukit-bukit ke dataran tinggi Walnut Creek. Di stesen kereta api, dia melompat ke atas motosikal dan pedalnya beberapa batu melewati pusat membeli-belah dan stesen minyak yang kemas ke Institut Joint Genome Institute, kampus seperti taman industri. DOE telah membuka institut itu pada tahun 1997 untuk menjadi pusat Projek Genom Manusia, yang menerangkan urutan pasangan asas dalam DNA kami. Projek itu berakhir pada tahun 2003, tetapi JGI kekal sebagai hab penjujukan genom dan pemetaan genom global. Di dalam labirin makmal dan pejabat cawangan bangunan hampir seratus mesin penjahit bersaiz mesin mencuci duduk sambil menunggu sampel DNA dan RNA dihantar ke sini untuk dianalisis oleh saintis di seluruh dunia.
Warnecke, yang memperoleh PhDnya di Institut Max Planck untuk Mikrobiologi Marin di Bremen, Jerman, telah memperoleh kepakaran yang lebih baik di Walnut Creek. Beliau adalah sebahagian daripada ahli mikrobiologi kecil yang telah meninggalkan plat agar mereka untuk medan yang agak baru yang dikenali sebagai metagenomics, yang melibatkan menganalisis DNA secara langsung dari sampel persekitaran, seperti nyali anai atau sudu air permukaan laut, bukannya dari sel yang ditanam.
Penyelidik Jabatan Tenaga AS, Falk Warnecke, mengkaji anai-anai dengan harapan dapat membantu menyelesaikan krisis tenaga (Julia Olmstead) Penguraian rayap kayu pulpa adalah subjek penyelidikan ke dalam biofuel baru yang berpotensi (iStockphoto)"Para ahli mikrobiologi mungkin selalu mengesyaki mereka kehilangan kepelbagaian, " kata Warnecke. Pada zaman awal urutan genom, para saintis tumbuh satu jenis mikroorganisma pada satu masa, kemudian mengekstrak dan menjejalkan DNA dari sel-sel tersebut. Kepada mereka, menghisap koleksi mikrob yang rawak keluar dari perut rayap dan berharap untuk menjejaki dan menyusun setiap bahan genetik bakteria um tertentu akan kelihatan seolah-olah berani, jika tidak mustahil.
Warnecke, yang pada 35 kelihatan seperti Vladimir Putin yang baru berhadapan, menganggap dirinya seorang penjelajah di bangku makmal. Apa yang menonjolkan rambut di bahagian belakang lehernya adalah mencari enzim-novel yang mencatat wilayah-wilayah baru, dan amat sangat kecil. "Ia seperti orang pertama yang melihat rama-rama, " katanya.
Beralih ke bangku makmalnya, Warnecke mula menyelesaikan proses yang dia akan menghabiskan sepanjang hari penamat. Dia menyesuaikan semula cermin mata keselamatan dan sarung tangan getahnya, mengambil anai-anai lain, dan memulakan semula proses degutting sekali lagi. Ini rayap, Nasutitermes corniger, coklat seperti yang lain dan mempunyai abdomen berkilat, bergelung. Kepala tanpa bulat tanpa buaunya mempunyai dua batang pincers dari bahagian atas. Anai-anai dalam genus Nasutitermes memakan kayu kering mati. Ini sebelum dibekukan dan dihantar dari Florida, telah menjadi seorang pekerja, ahli kasta yang dikenakan, sebahagiannya, dengan mencari dan memproses selulosa untuk memberi makan kepada tentera sarang dan royalti reproduktif.
Nasutitermes adalah genus yang hampir dengan hati Warnecke. Satu kajian metagenomik yang dilakukannya dengan genus pada tahun 2007 mendapati sebuah maklumat baru tentang apa yang berlaku di dalam perut serangga. Bukan sahaja dia dan rakan-rakannya menemui enzim yang tidak diketahui sebelumnya, tetapi mereka juga mengesahkan bahawa dalam kelas anai yang disebut "tinggi", bakteria hindgut yang mensintesiskan enzim-semata-mata spekulasi sebelum kajian Warnecke. Kerja itu mendapat pengarang pertama di atas kertas di alam jurnal berprestij . Selepas itu, terdapat banyak minat media, permintaan kuliah, dan kini geran bernilai $ 240, 000 dari Biofuel Energy Institute-UC Berkeley dengan usaha biofuel baru dengan BP-untuk menghabiskan dua tahun akan datang untuk meneroka keberanian anai-anai, kali ini dengan tiga makanan rumput berlainan spesies.
Hubungan Warnecke dengan anai-anai mempunyai tanda obsesi genial. Pada hujung minggu berjalan kaki melalui Taman Tilden di bukit Berkeley, Warnecke meluncur tongkat dan genggam sampah hutan lembut ke dalam poketnya. Dia mengambil serpihan itu kembali ke apartmennya dan menaburkannya ke sebuah terarium, rumah kepada beberapa ratus anai-anai yang dikumpulkan dari liar California. Serangga ini bukan untuk memisahkan, tetapi hanya untuk menjaga. "Saya tidak tahu apa yang perlu memberi makan kepada mereka, " katanya, "tetapi saya fikir mereka gembira." Warnecke adalah kurator yang setia kecil; dia menghidangkan organisma kecil dan laut dalaman mikroskopinya.
Di makmal, Warnecke menyapu sebatang bit rayap sekarang dengan tangannya dan melemparkannya ke dalam tong biohazard. Dia sudah selesai menelan set pertama lima puluh satu tiub-dan pergi untuk mengambil koleksi baru dari peti sejuk di seberang bilik. Dia ganas dengan mereka, tetapi kasih sayang untuk rayap jelas. Potensi tenaga hijau kerjanya, bagaimanapun, meninggalkan Warnecke kebanyakannya tidak tercabar. Beliau akan dengan senang hati membahaskan kemungkinan biofuel, tetapi mengatakan topiknya tidak menghidupkannya.
Dia membuka tiub ray ray baru dan menuangkan longgokan kecil ke blok logam. Dia akan terbang keesokan harinya ke Eropah untuk memberikan ceramah mengenai kerja rayapnya kepada ahli akademik yang ingin berada di barisan depan penyelidikan selulosa-degradasi. "Adalah baik untuk mempunyai aspek yang digunakan dan saya harap ia akan menjadi sumbangan yang berguna, " kata Warnecke, yang kelihatan sedikit lelah dari semua kegembiraan. "Tetapi saya pertama-tama berminat dalam sains asas, kepelbagaian mikrob dan simbiosis." Kemudian dia mengambil satu lagi rayap, dan memecahnya dua.