WikiDer > Жук-бомбардье

Bombardier beetle

Жук-бомбардье
Брахинус spPCCA20060328-2821B.jpg
Брахинус разновидность
Научная классификация
Королевство:
Animalia
Тип:
Членистоногие
Учебный класс:
Насекомое
Заказ:
Жесткокрылые
Семья:
Carabidae
Племена

Брахинини
Пауссини
Озаенини
Метриини

Жуки-бомбардиры находятся жужелицы (Carabidae) в племена Брачинини, Пауссини, Озаенини, или Metriini - более 500 разновидность все вместе - которые наиболее известны защитным механизмом, который дал им свое имя: когда они нарушены, они выбросить горячий ядовитый химический спрей из кончика живота с хлопком.

Спрей образуется в результате реакции двух химических соединений, гидрохинон и пероксид водорода, которые хранятся в двух резервуарах в брюшная полость. Когда водный раствор гидрохинонов и перекиси водорода достигает преддверия, катализаторы облегчают разложение перекиси водорода и окисление гидрохинона.[1] Тепло от реакции доводит смесь до точка кипения воды и производит газ, который запускает выброс. Нанесенный ущерб может быть смертельным для атакующих насекомых. Некоторые жуки-бомбардиры могут направлять брызги в самых разных направлениях.

Некоторые утверждают, что необычный защитный механизм жука креационисты быть примером того, что они называют неснижаемая сложность,[2] хотя это опровергается биологами-эволюционистами.[3]

Среда обитания

Жук-бомбардир австралийский (Pheropsophus verticalis)

Жуки-бомбардиры населяют все континенты, кроме Антарктида.[4] Обычно они живут в лесах или лугах в умеренных зонах, но могут быть найдены и в других средах, если есть влажные места для откладки яиц.

Поведение

Большинство видов жуков-бомбардиров плотоядный, в том числе личинка.[5] Жук обычно охотится ночью на других насекомых, но часто собирается вместе с другими представителями своего вида, когда не активно ищет пищу.[6]

Анатомия

На кончике живота открываются две большие железы. Каждая железа состоит из толстостенного вестибюля, содержащего смесь каталазы и пероксидазы производится секреторными клетками, выстилающими преддверие. Обе железы также состоят из тонкостенного и сжимаемого резервуара, который содержит водный раствор гидрохиноны и пероксид водорода.[1]

Механизм защиты

Дальнейшая информация: Адаптация антихищника

Когда жук чувствует угрозу, он открывает клапан, который позволяет водному раствору из резервуара достигать преддверия. Каталазы, выстилающие стенку вестибюля, способствуют разложению перекиси водорода, как в следующей теоретической реакции:

Ферменты пероксидазы способствуют окислению гидрохинонов в хиноны (бензол-1,4-диол в 1,4-бензохинон и аналогично метилгидрохинону), как в следующей теоретической реакции:

Известная чистая реакция, которая дополнительно объясняет теоретическую реакцию и продукты предыдущих реакций, это:[1]

Бензохинон

Эта реакция очень экзотермический, а выпущенный энергия повышает температуру смеси примерно до 100 ° C, испаряя примерно пятую часть ее. Возникающее в результате повышение давления приводит к закрытию входных клапанов камер хранения реагентов, таким образом защищая внутренние органы жука. Кипящая жидкость с неприятным запахом сильно выбрасывается через выпускной клапан с громким хлопком. Железы жуков накапливают достаточно гидрохинона и перекиси водорода, чтобы позволить жуку высвободить химический спрей примерно 20 раз. В некоторых случаях этого достаточно, чтобы убить хищника.[7] Основной компонент спрея от жуков - 1,4-бензохинон, раздражающий глаза и дыхательную систему позвоночных.

Подача реагентов в реакционную камеру и последующий выброс происходит сериями примерно из 70 импульсов со скоростью примерно 500 импульсов в секунду. Вся последовательность событий занимает всего доли секунды. Эти пульсации вызваны повторяющимися микровзрывами, которые являются результатом постоянного давления на резервуар и колебательного открытия и закрытия клапана, который контролирует доступ к реакционной камере. Этот импульсный механизм полезен для выживания жуков, потому что система использует давление вместо мускулов для выброса спрея с постоянной скоростью, экономя энергию жуков. Кроме того, повторное введение новых реагентов в вестибюль, где хранятся ферменты, снижает температуру камеры, тем самым защищая пероксидазы и каталазы от термической денатурации.[8]

Обычно жук поворачивает свое тело, чтобы направить струю на то, что вызвало реакцию. Отверстия в железах некоторых африканских жуков-бомбардиров могут поворачиваться на 270 ° и проталкиваться между ног насекомого, выбрасывая жидкость в широком диапазоне направлений со значительной точностью.[9]

Эволюция защитного механизма

Полная эволюционная история уникального защитного механизма жука неизвестна, но биологи показали, что эта система могла развиться из защитных механизмов, обнаруженных у других жуков, постепенно за счет естественный отбор.[10][11] Конкретно, хинон химикаты предшественник к склеротин, коричневатое вещество, вырабатываемое жуками и другими насекомыми для закаливания экзоскелет.[12] Некоторые жуки дополнительно накапливают избыток хинонов с неприятным запахом, в том числе гидрохинонв небольших мешочках под кожей в качестве естественного средства отпугивания хищников - все жужелицы есть такая договоренность. Некоторые жуки дополнительно перемешивают пероксид водорода- общий побочный продукт метаболизма клеток с гидрохиноном; несколько из каталазы которые существуют в большинстве клеток, делают процесс более эффективным. Химическая реакция производит тепло и давление, и некоторые жуки используют последнее, чтобы вытолкнуть химические вещества на кожу; это случай с жуком Метриус контрактус, который при атаке производит пенистые выделения.[13] У жука-бомбардира мышцы, которые предотвращают утечку из резервуара, дополнительно имеют клапан, позволяющий более контролируемый выброс яда, и удлиненный живот, позволяющий лучше контролировать направление выброса.[10][11]

Об уникальном сочетании характеристик защитного механизма жука-бомбардира - сильно экзотермических реакций, кипящей жидкости и взрывного высвобождения - заявлял креационисты и сторонники умный дизайн быть примером неснижаемая сложность.[2] Однако биологи, такие как систематик Марк Исаак, отмечают, что постепенная эволюция механизма могла легко произойти.[3][14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Aneshansley, D.J .; Eisner, T .; Widon, J.M .; Видон, Б. (1969). «Биохимия при 100 ° C: взрывной секреторный разряд жуков-бомбардиров (Brachinus)». Наука. 165 (3888): 61–63. Дои:10.1126 / science.165.3888.61. PMID 17840686. S2CID 96158109.
  2. ^ а б Стэнли А. Райс (2007). Энциклопедия эволюции. Публикация информационной базы. п. 214. ISBN 978-0-8160-5515-9.
  3. ^ а б Исаак, Марк (30 мая 2003 г.) [1997]. «Жуки-бомбардиры и аргумент замысла». TalkOrigins. Получено 3 августа 2018.
  4. ^ "Посмотрите, как жук выживает, когда его едят". National Geographic News. 2018-02-06. Получено 2020-09-17.
  5. ^ "Жук-бомбардир". Факты и фотографии животных. Далласское зоологическое общество. 2004. Архивировано с оригинал на 2011-07-08. Получено 2010-07-17.
  6. ^ Поэткер, Э. (2003). "Brachinus fumans". Сеть разнообразия животных.
  7. ^ Эйснер и Анешансли, 1999 г.
  8. ^ Dean, J .; Aneshansley, D.J .; Edgerton, H.E .; Эйснер, Т. (1990). «Защитный спрей от жука-бомбардира: Биологическая импульсная струя». Наука. 248 (4960): 1219–21. Bibcode:1990Sci ... 248.1219D. Дои:10.1126 / science.2349480. PMID 2349480.
  9. ^ Пайпер, Росс (2007). Необычные животные: энциклопедия любопытных и необычных животных. Гринвуд Пресс. ISBN 978-0-313-33922-6.
  10. ^ а б Вебер CG (зима 1981 г.). "Миф о жуке-бомбардире развенчан". Создание / эволюция. Национальный центр научного образования. 2 (1): 1–5.
  11. ^ а б Исаак, Марк (30 мая 2003 г.). «Жуки-бомбардиры и аргумент замысла». Архив TalkOrigins.
  12. ^ Brunet, P.C.J .; Кент, П.В. (1955). «Механизм образования склеротина: участие бета-глюкозида». Природа. 175 (4462): 819–820. Bibcode:1955Натура.175..819Б. Дои:10.1038 / 175819a0. PMID 14370229. S2CID 4206540.
  13. ^ Eisner, T .; Aneshansley, D.J .; Eisner, M .; Attygalle, A.B .; Олсоп, D.W .; Мейнвальд, Дж. (2000). «Распылительный механизм самого примитивного жука-бомбардира (Метриус контрактус)". Журнал экспериментальной биологии. 203 (8): 1265–75. PMID 10729276.
  14. ^ Непревзойденная сложность, уменьшенная до размера на YouTube — GrrlScientist (17 января 2011 г.). «Непревзойденная сложность, уменьшенная до размера». Хранитель. Это видео специально посвящено разоблачению так называемой «неснижаемой сложности» излюбленных примеров, используемых креационистами; глаз, жук-бомбардир, венерина мухоловка и бактериальные жгутики.

внешняя ссылка