Brouk Bombardier: Útočí na nepřítele explozivním proudem vroucí vody

Naléhavé! Přineste hasicí přístroj! Další gaučový bojovník byl roztrhán na kusy!

Nejprve si ujasněme, že „bombardér“ není jeden tvor, ale souhrnný název pro více než 500 (!) druhů hmyzu z čeledi střevlíků. Všichni jsou aktivní predátoři. Živí se larvami, červy a dalšími brouky. Aby se ale v mikrosvětě nestali kořistí, naučili se střílet vroucí vodu ze zadku!

Konečně důstojný soupeř. Tenhle souboj bude legendární!

Hmyz si zdokonaluje své dovednosti už miliony let – bombardéři nejsou jediní, kdo používá chemické zbraně k obraně. Některé druhy brouků z čeledi střevlíkovitých a nadčeledi stříkavých brouků si také osvojily žíravé sekrety, ale pouze bombardér se vyvinul do bodu, kdy používá střelné zbraně.

Brouci bombardéři žijí po celém světě. Samotný brouk není nijak zvlášť pozoruhodný. Až na to, že má v zádech ukrytou střelnou zbraň.

Od objevení tohoto hmyzu jsou vědci ohromeni. Jen si to představte – z živého tvora vytryskne proud toxické kapaliny o teplotě 100 ⁰С! Jak je to možné?! Jde o to, jak a kde samotný proces bombardování probíhá.

To mi nevadí! Zatím ne.

Všechny explozivní druhy hmyzu mají stejný proces salvy. Jak přesně? Vědci to zjistili v roce 2015 pomocí rentgenového zobrazování. K provedení útoku má brouk v břiše dvě žlázy, čtyři rezervoáry a speciální komoru, kde dochází k reakci.

Anatomie bombardérského brouka. Vizuálně.

Žlázy produkují směs chemikálií – peroxid vodíku a hydrochinonů. První používáme všichni v každodenním životě – je to obyčejný peroxid a druhý se používá v analytické chemii pro vyvolávání fotografií, výrobu barev a léčiv a dokonce i jako činící prostředek. Tyto látky vstupují do dvou zásobníků, ale ve fázi výroby a skladování udržují teplotu těla brouka – zatím nic nebezpečného. Další dva zásobníky obsahují enzymy katalázu a peroxidázu, které hrají roli jiskry v celé reakci loupání. Stěny a ventily skladovacích prostor pro tyto látky jsou velmi husté, takže se nic nesmíchá a předčasně nevybuchne.

Výraz „čůráš jako vroucí voda“ teď nabude mnohem většího významu.

Nejzajímavější část začíná, když hmyz ucítí hrozbu: během zlomku vteřiny se chemické nádrže stlačí, ventily se otevřou a látky vstoupí do reakční komory. Zde probíhají dvě jednoduché chemické reakce: nejprve enzymy rozkládají peroxid na vodu a kyslík.

Za druhé, tento velmi volný kyslík z peroxidu interaguje s hydrochinony a oxiduje je na chinony. Obě reakce produkují obrovské množství tepla: směs v nádrži se zahřeje na 100 ⁰C a její objem se několikrát zvětší (je to téměř jako kdybyste do peroxidu kápli kapku krve).

Pusť mě, nebo tady všechno spálím k prasknutí!

Ale jak je možné, že se hmyz nevaří zevnitř? Například pro lidské tělo je kritická vnitřní teplota přes 42 °C, protože se krevní bílkoviny začínají srážet a rozkládat. A tady celých 100 °C pro tak malého hmyzu – jak je to vůbec možné?!

Teď bude každý arachnofob vědět, co si s sebou vzít v případě útoku pavouka!

Celé tajemství spočívá ve speciálním materiálu, ze kterého je vyrobena reakční komora uvnitř hmyzu – chitinu. Tento přírodní biopolymer je také hlavní složkou exoskeletu hmyzu – všechna tato křídla-nohy-tykadla, to vše je vyrobeno z chitinu. Sloučenina je obzvláště pevná a velmi odolná vůči zahřívání – maximální rychlost destrukce je pozorována při teplotě 375 °C, takže chitin poměrně stabilně snáší krátkodobé vystavení 100 °C.

Neměl jsem včera jíst ta křidélka z KFC.

Dalším důležitým rysem je uspořádání vrstev chitinu v reakční komoře. Každá vrstva je na předchozí navrstvena téměř napříč, což vytváří dodatečnou pevnost. Komora tak odolá vysoké teplotě a tlaku, které se během reakce vytvářejí. Když tedy tlak uvnitř brouka dosáhne svého maxima a stane se vyšším než atmosférický, dojde k prudkému vymrštění obsahu reakční komory. Brouci mohou nasměrovat hlaveň své zbraně tak, že hořící vroucí směs s ránou letí přímo k pachateli!

I když brouk nestihne vystřelit salvu, může ji vždycky vystřelit do tlamy predátora!

Při jednom útoku dokáže bombardér vyprodukovat až 30 (!) krátkých reakčních salv, což predátorům stačí k tomu, aby si ho jednou provždy rozmysleli. A pro hmyz velikosti brouka je taková zbraň přímo smrtící.

Nový výzkum naznačuje, že spálení žaludku může být ve skutečnosti účinnou únikovou strategií z břicha predátora. Ve skutečnosti je zvířecí říše plná úžasných příkladů neobvyklých obranných mechanismů, které pomáhají malým zvířatům vyhýbat se nepříjemným osudům.

Existuje 649 druhů brouků bombometčíků, ale jen o některých je známo, že mají obranné strategie. A tak se vědci v nové studii rozhodli podívat se na brouka blíže Pheropsophus jessoensis, sledoval, co by se stalo, kdyby ho napadla a sežrala ropucha. V nedávném článku vědci z Kobe University v Japonsku popisují, jak mohou brouci bombardiér přežít, když je sežere ropucha tím, že jim do žaludku vypustí horký chemický sprej, který způsobí, že hladoví obojživelníci zvrací.

Bombardier brouci jsou tak pojmenováni, protože když se cítí ohroženi, stříkají ze svého zadního konce vroucí dráždidlo, aby odradili potenciální predátory. Ve speciální tvrdé komoře na bázi břicha vytvářejí výbušnou směs, která chrání vlastní orgány brouka před výslednou výbušnou reakcí.

Výzkumníci v zajetí krmili ropuchy dvěma různými druhy brouků bombardérů. Poté byli schopni potvrdit, že brouci používali své zbraně uvnitř ropuchy, přičemž pozorně poslouchali ostré cvakání, které doprovázelo každé vybití.

Video. Ropucha vyplivne spolknutého brouka bombometčíka

Ropuchy jsou dravci ze zálohy, jsou zvyklí nejprve polykat a později klást otázky. Mnoho ropuch v tomto experimentu brouky vyplivlo i 107 minut po jejich spolknutí. Je také pozoruhodné, že všichni brouci, kteří byli vyplivnuti, přežili.

V následném experimentu vědci šťouchli do brouků pinzetou, aby vyčerpali jejich zásoby postřiku. Ve srovnání s brouky, kteří měli plné palivové nádrže, dojení brouci byli mnohem méně náchylní k regurgitaci. To potvrzuje, že je to vlastně zachraňuje jejich chemický arzenál, a nejen jejich chuť nebo chování ve střevech.

Brouk bombometčík samozřejmě není jedinou záchrannou taktikou. Rozmanité únikové taktiky zvířat jsou důkazem fascinující kreativity samotné evoluce. Přirozený výběr, vystavený milionům let zneužívání a vykořisťování predátory, vyvinul mnoho důmyslných strategií, jak se vyhnout smrti tváří v tvář případným požíračům.

Některé příklady jsou pravděpodobně většině lidí známé. Například mnoho ještěrek spouští ocasy, aby odvrátili pozornost predátorů. Existují ale i další exotičtější příklady. Mořské okurky nemají ocasy, takže efektní jsou i jejich hlasité zvuky a jasné barvy. Kudlanky používají pohyb, zvuk a barvy k vytvoření obrázku, který jim pomůže zastavit útok nebo alespoň dát šanci uniknout.

Některá zvířata se brání, například existují žáby, které mohou mít drápy jako rosomák v jejich filmu X-Men. Jiná zvířata raději předstírají, že jsou nebezpečná, když jsou ohrožena.

Existuje velmi působivá a ohromující rozmanitost obranných mechanismů, i když započítáme použití chemických zbraní podobných těm, které používá brouk bombometčík. Existují ochranné, nevolné toxiny, dokonce i někteří ptáci některé z nich používají.

Proč příroda vytvořila tak působivou řadu obranných strategií? Jedno možné vysvětlení formulovali biologové. Argumentem je, že predátor a kořist často čelí asymetrickým selekčním tlakům, což znamená, že sázky jsou u těchto dvou konkurentů různé. Pokud se dravci nepodaří kořist ulovit, zůstane bez večeře, ale pokud se kořisti nepodaří uprchnout, přijde o život. Vzhledem k tomu, že sázky na těžbu jsou vyšší, neměli bychom se divit, že vyvinuli tolik působivých obran.

Video. Bombardier brouk

Pochopení obrovského potenciálu přírody pro adaptaci by nás mělo přimět k opatrnosti. Lidé jsou neustále v kontaktu s jinými organismy a obvykle pro ně nejsme predátoři. Když se snažíme zasáhnout proti jiným tvorům, abychom zastavili šíření jejich nemocí nebo požírání jejich úrody, musíme si uvědomit, že evoluce může poskytnout některé docela úžasné adaptace. Naše aktivity mohou například stimulovat rozvoj mikroorganismů, které budou vůči těmto aktivitám odolné.

Pouze se zdravým respektem k neúnavné síle evoluce můžeme doufat, že vytvoříme udržitelná řešení takových problémů. Začneme-li být nepozorní a samolibí, můžeme se brzy potýkat s novými vyhýbavými chorobami a škůdci, kteří mohou rozstřikovat a rozdmýchávat oheň v našich žaludcích.

Jsou brouci bombardier nebezpeční pro lidi?
Existují stovky druhů brouků bombardérů s různými obrannými mechanismy. Některé uvolňují nevýbušné pěnivé chemikálie, zatímco jiné, jako například africký brouk bombardér, mohou skutečně rozprášit výbušnou sloučeninu téměř jakýmkoli směrem. Budeme mluvit o tom druhém.

Břicho brouka obsahuje komoru, která obsahuje směs peroxidu vodíku a chemikálií nazývaných hydrochinony. Když brouk vycítí nebezpečí, tato komora se vyprázdní do další reakční komory obsahující katalyzátory a způsobí explozi.

Zde se peroxid vodíku rychle rozkládá na kyslík a vroucí vodu, zatímco hydrochinony se oxidují na benzochinony, vysoce dráždivé chemikálie, o kterých je známo, že mění lidskou pokožku na žlutohnědou barvu po dobu až tří týdnů. Tato směs vytryskne z brouka ne jako jeden proud, ale jako salva rychlých výbuchů. Následné chemické popálení znehybní menší zvířata, jako jsou mravenci, a způsobí potíže mnohem větším nepřátelům, jako jsou obojživelníci.

“Dostali jste 100 stupňů Celsia, chemické popáleniny, pára jako kouř a pak šumivá reakce,” říká entomolog Terry Erwin ze Smithsonian Institution. To je špatná situace pro každou hladovou žábu, která strčí jazyk na špatné místo.

Bombardier může tyto jednotky vypálit více než 20krát za sebou, než mu dojdou zásoby. „Mohou otočit zbraň a střílet z ní do hlavy, doprava, doleva, pod sebe,“ dodává Erwin. “Jediné místo, kde nemohou skutečně střílet, jsou jejich ústní ústrojí.”

Fotografie. Bombardier Beetle Burn

Pro nás tito brouci představují průměrné nebezpečí. Neměli bychom je sbírat, tím méně si je přinášet na obličej. To může vést k malému chemickému popálení, ale pokud se vám brouk podaří dostat do obličeje, zejména do očí, budete mít vážnější následky, včetně ztráty zraku. Ale i když se ošklivě nespálíte, doprovodné nečekané praskání může stačit k tomu, abyste se od štěnice vzdálili a nechali ji být.