Hogyan tölti be a Bombardier Bogár az ütését

Hogyan tölti be a Bombardier Bogár az ütését

A fenti képen látható bombardier bogárnak (Brachinus elongatulus) van egy pár mirigye, amelyek mindegyike két kamrát tartalmaz, amelyek szükségesek az irritáló spray előállításához. A kamrák kutikulából állnak – kitinből, fehérjékből, viaszokból és vízből –, amely ellenáll a mérgező vegyszereknek, a magas hőmérsékletnek és a megnövekedett nyomásnak, amely a bogár robbanásveszélyes kisülését jellemzi. 'Ez egy nagyon rugalmas és sokoldalú anyag' - mondja Eric Arndt kutató. Ha ez a bogár permetez rád, az nem lesz rendkívül fájdalmas – de a vegyszerek barnára festik a kezed, mint egy hennatetoválás. Fotó: Charles Hedgcock © Wendy Moore

A farkát elvesztő gyíktól az oposszumig a ravasz, holttesthez hasonló előadásokkal, a prédák számtalan módszert fejlesztettek ki, hogy kikerüljenek a bajból. De néha a leghatékonyabb védekezés az ellentámadás, például a bombázó bogár merész stratégiája.



Ennek a több mint 1400 ismert fajból álló bogarak-alosztálynak tagjai égetően forró, ártalmas váladékkal riasztják el a ragadozókat, amelyek benzokinont tartalmaznak, egy gyakori toxin, amely erősen irritálja a bőrt, a szemet és a légzőrendszert. A permet kibocsátásának módja változó, de körülbelül 500 faj gyorsan elsüti a forrongó oldatot. A biológiai géppuskákhoz hasonlóan ezek a rovarok másodpercenként 300-1000 lövést bocsátanak ki a vegyszerből, 22 mérföld/órát meghaladó sebességgel.

A bombardier bogarat 250 évvel ezelőtti első osztályozása óta egyedülálló védelmi mechanizmusa felkeltette a természettudósok és biológusok figyelmét. „De csak 25 évvel ezelőtt fedezték fel, hogy ez a permet gyors impulzusok sorozatában [lehet] kijönni” – mondja Eric Arndt, az MIT anyagtudományi és mérnöki végzős hallgatója.

Bár néhány tanulmány megpróbálta megfejteni azt a rejtélyt, hogy a bombardierek hogyan állítanak elő pulzáló permetet, kizárólag külső megfigyelésekre hagyatkoztak, amelyek a mögöttes anyákat és csavarokat nagyrészt ismeretlenek hagyták.

Arndt és egy kutatócsoport úgy döntött, hogy mélyebbre szondáznak, nagy sebességű röntgensugaras képalkotást használva egy bombázó faj, az úgynevezett. Brachinus elongatulus . Nemrég publikálták a sajátjukat megállapításait a folyóiratban Tudomány .

A tudósok megvizsgálták a rovar két kamrát, amelyek mindegyike két kamrát tartalmaz: egy tartálykamrát, amely természetes módon állítja elő és tárolja a reaktáns oldatot, és egy reakciókamrát, amelyben a benzokinon szintetizálódik, és 212 °F-ra melegítik.

„Azt fedeztük fel, hogy a reakciókamra falainak egy része vékony és rugalmas, míg a reakciókamra [többi része] többnyire merev” – mondja Arndt. 'A legtöbb ember azt feltételezte, hogy a reakció egy rögzített kamrában megy végbe.'

Amikor a bogár fenyegetett, összehúzza az izmok egy kis csoportját a pigidiális mirigyben, amely kinyit egy szelepet, lehetővé téve, hogy a hidrogén-peroxidot és más szerves vegyületeket tartalmazó reaktáns oldat cseppje áramoljon a tartálykamrából a reakciókamrába. Itt a cseppek egy sor enzimmel keverednek, és benzokinont képeznek egy robbanásveszélyes reakcióban, amely felforralja a mérgező permetet, és közvetlenül a rovar hasának hegyéből kilöki azt a behatoló veszélyre.

A kutatók azt találták, hogy a robbanás növeli a nyomást a reakciókamra rugalmas falára, amely kitágul, és megszakítja a reaktáns oldat áramlását az összekötő szelepen keresztül. A robbanás után a nyomás csökken, így a szelep újra kinyílik, ezáltal új cseppciklus indul be. A folyamat addig folytatódik – ami pulzáló kilökődések sorozatát eredményezi – mindaddig, amíg a bogár el nem ereszti az izmait.

„Az összes rovar között nem sok példa van ilyen fizikai és kémiai összetettségre” – mondja Arndt. „A bombázóbogár védekezése rendkívül hatékony a legtöbb gerinces és gerinctelen ragadozó ellen.”

Számos állat azonban rájött, hogyan lehet túljárni a bombázó védelmét. A kék szajkó és néhány más madár a bogár hasát a tollakhoz vagy a homokhoz dörzsöli, ami arra szolgál, hogy megvédje őket, amíg a rovar ki nem merül, és megfékezi a duzzasztóművet. Azt is megfigyelték, hogy bizonyos pókok selyembe burkolják a bogarat, hogy elhárítsák a permetezést.

Arndt azt reméli, hogy hasonló kísérleteket hajt végre, hogy többet megtudjon a bombardier védelmi mechanizmusokról. „540 másik bogarafaj létezik, amelyek [gyorsan] permetezik a ragadozókat, és nagyon keveset tudunk róluk” – mondja. „Bármilyen lehetőség van egy ilyen rendszer tanulmányozására, ihletet adhat a tervezési elvekhez”, mint például a kis, könnyű meghajtórendszerek.