Жук-бомбардир
Жук-бомбардир | |
---|---|
![]() | |
брахинусов Виды | |
Научная классификация ![]() | |
Домен: | Эукариоты |
Королевство: | животное |
Тип: | Членистоногие |
Сорт: | Насекомое |
Заказ: | Жесткокрылые |
Суперсемейство: | Карабоидея |
Семья: | Жужелицы |
Группы включены | |
Жуки-бомбардиры — это жужелицы (Carabidae) из триб Brachinini, Paussini, Ozaenini или Metriini (всего более 500 видов ), которые наиболее примечательны защитным механизмом, который дал им такое название: если их потревожить, они выбрасывают горячие ядовитые химические брызги. из кончика живота с хлопающим звуком.
Спрей получается в результате реакции между двумя гиперголическими химическими соединениями, гидрохиноном и перекисью водорода жука , которые хранятся в двух резервуарах в брюшке . Когда водный раствор гидрохинонов и перекиси водорода достигает « вестибюля » ( катализаторы слово Эйснера), способствуют разложению перекиси водорода и окислению гидрохинона. [1] Тепло реакции доводит смесь до точки кипения воды и выделяет газ, который вызывает выброс. Нанесенный ущерб может оказаться смертельным для нападающих насекомых. Некоторые жуки-бомбардиры могут направлять струю в самых разных направлениях.
утверждают, что необычный защитный механизм жука Некоторые креационисты является примером того, что они называют неуменьшаемой сложностью . [2] хотя это опровергается биологами-эволюционистами. [3]
Среда обитания [ править ]

Жуки-бомбардиры обитают на всех континентах, кроме Антарктиды . [4] Обычно они живут в лесах или на лугах в зонах умеренного климата, но их можно встретить и в других местах, если есть влажные места для откладывания яиц.
Поведение [ править ]
Большинство видов жуков-бомбардиров плотоядны , включая личинку. [5] Жук обычно охотится ночью на других насекомых, но часто собирается вместе с другими представителями своего вида, когда не занимается активным поиском пищи. [6]
Анатомия [ править ]
На кончике брюшка открываются две большие железы. Каждая железа состоит из толстостенного преддверия, содержащего смесь каталаз и пероксидаз, продуцируемых секреторными клетками, выстилающими преддверие. Обе железы также состоят из тонкостенного и сжимаемого резервуара, содержащего водный раствор гидрохинонов и перекиси водорода. [1]
Механизм защиты [ править ]
Когда жук чувствует угрозу, он открывает клапан, позволяющий водному раствору из резервуара попасть в преддверие. Каталазы, выстилающие стенку преддверия, способствуют разложению перекиси водорода, как в следующей теоретической реакции:
пероксидазы Ферменты облегчают окисление гидрохинонов в хиноны (бензол-1,4-диол в 1,4-бензохинон и аналогично метилгидрохинон), как в следующей теоретической реакции:
Известная суммарная реакция, которая дополнительно объясняет теоретическую реакцию и продукты предыдущих реакций: [1]

Эта реакция очень экзотермична , и высвободившаяся энергия повышает температуру смеси почти до 100 °C, в результате чего примерно пятая ее часть испаряется. Возникающее в результате повышение давления заставляет входные клапаны камер хранения реагентов закрываться, тем самым защищая внутренние органы жука. Кипящая жидкость с неприятным запахом с силой выбрасывается через выпускной клапан с громким хлопком. Железы жуков хранят достаточно гидрохинона и перекиси водорода, чтобы позволить жуку выпустить химический спрей примерно 20 раз. В некоторых случаях этого достаточно, чтобы убить хищника. [7] Основным компонентом спрея от жуков является 1,4-бензохинон, раздражитель глаз и дыхательной системы позвоночных животных.
Поток реагентов в реакционную камеру и последующий выброс происходят серией примерно из 70 импульсов со скоростью около 500 импульсов в секунду. Вся последовательность событий занимает лишь доли секунды. Эти пульсации вызваны повторяющимися микровзрывами, которые являются результатом постоянного давления на резервуар и колебательного открытия и закрытия клапана, контролирующего доступ в реакционную камеру. Этот импульсный механизм полезен для выживания жуков, поскольку система использует давление вместо мышц для выброса струи с постоянной скоростью, экономя энергию жука. Кроме того, повторное введение новых реагентов в преддверие, где хранятся ферменты, снижает температуру камеры, тем самым защищая пероксидазы и каталазы от термической денатурации. [8]
Обычно жук поворачивает свое тело так, чтобы направить струю на то, что вызвало реакцию. Отверстия желез некоторых африканских жуков-бомбардиров могут поворачиваться на 270 ° и проникать между ногами насекомого, выпуская жидкость в широком диапазоне направлений со значительной точностью. [9]
Эволюция защитного механизма [ править ]
Уникальное сочетание особенностей защитного механизма жука-бомбардира — сильно экзотермических реакций, кипящих жидкостей и взрывного выброса — было заявлено креационистами и сторонниками разумного замысла как пример неуменьшаемой сложности. [2]
Однако биологи, такие как систематик Марк Исаак, отмечают, что поэтапная эволюция механизма могла легко произойти. [3] [10] Полная эволюционная история уникального защитного механизма жука неизвестна, но биологи показали, что эта система могла развиться из защитных механизмов, обнаруженных у других жуков, поэтапно, путем естественного отбора . [11] [12] В частности, хиноновые химические вещества являются предшественниками склеротина , коричневатого вещества , вырабатываемого жуками и другими насекомыми для укрепления их экзоскелета . [13] Некоторые жуки дополнительно хранят избыток дурно пахнущих хинонов, в том числе гидрохинона, в небольших мешочках под кожей в качестве естественного средства отпугивания хищников — у всех жужелиц такое устройство. Некоторые жуки дополнительно смешивают перекись водорода, обычный побочный продукт метаболизма клеток, с гидрохиноном; некоторые каталазы, существующие в большинстве клеток, делают этот процесс более эффективным. Химическая реакция производит тепло и давление, и некоторые жуки используют последнее, чтобы выталкивать химические вещества на кожу; так обстоит дело с жуком Metrius Contractus , который при нападении выделяет пенистые выделения. [14] У жука-бомбардира мышцы, предотвращающие утечку яда из резервуара, дополнительно развили клапан, позволяющий более контролируемо выбрасывать яд, и удлиненное брюшко, позволяющее лучше контролировать направление выброса. [11] [12]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Анешансли, диджей; Эйснер, Т.; Видон, Дж. М.; Видон, Б. (1969). «Биохимия при 100 ° C: взрывной секреторный выброс жуков-бомбардиров (Brachinus)». Наука . 165 (3888): 61–63. дои : 10.1126/science.165.3888.61 . ПМИД 17840686 . S2CID 96158109 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Стэнли А. Райс (2007). Энциклопедия эволюции . Издательство информационной базы. п. 214. ИСБН 978-0-8160-5515-9 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Исаак, Марк (30 мая 2003 г.) [1997]. «Жуки-бомбардиры и аргумент дизайна» . ОбсуждениеOrigins . Проверено 3 августа 2018 г.
- ^ «Узнайте, как жук выживает, будучи съеденным» . Национальные географические новости . 06.02.2018. Архивировано из оригинала 8 августа 2020 года . Проверено 17 сентября 2020 г.
- ^ «Жук-бомбардир» . Факты и фотографии о животных . Далласское зоологическое общество. 2004. Архивировано из оригинала 8 июля 2011 г. Проверено 17 июля 2010 г.
- ^ Поеткер, Э. (2003). «Брахинус фуманс» . Сеть разнообразия животных .
- ^ Эйснер и Анешансли, 1999 г.
- ^ Дин, Дж.; Анешансли, диджей; Эдгертон, HE; Эйснер, Т. (1990). «Защитный спрей от жука-бомбардира: биологическая импульсная струя». Наука . 248 (4960): 1219–21. Бибкод : 1990Sci...248.1219D . дои : 10.1126/science.2349480 . ПМИД 2349480 .
- ^ Пайпер, Росс (2007). Необыкновенные животные: Энциклопедия любопытных и необычных животных . Гринвуд Пресс . ISBN 978-0-313-33922-6 .
- ^ Неуменьшаемая сложность уменьшена до размера на YouTube - GrrlScientist (17 января 2011 г.). «Непреодолимая сложность, уменьшенная до размера» . Хранитель .
Это видео специально посвящено разоблачению так называемой «неуменьшаемой сложности» любимых примеров, используемых креационистами; глаз, жук-бомбардир, венерина мухоловка и бактериальные жгутики.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Вебер К.Г. (зима 1981 г.). «Миф о жуке-бомбардире развеялся» . Создание/Эволюция . 2 (1). Национальный центр научного образования : 1–5.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Исаак, Марк (30 мая 2003 г.). «Жуки-бомбардиры и аргумент дизайна» . Архив TalkOrigins .
- ^ Брюне, PCJ; Кент, PW (1955). «Механизм образования склеротина: участие бета-глюкозида». Природа . 175 (4462): 819–820. Бибкод : 1955Natur.175..819B . дои : 10.1038/175819a0 . ПМИД 14370229 . S2CID 4206540 .
- ^ Эйснер, Т.; Анешансли, диджей; Эйснер, М.; Аттигалле, AB; Олсоп, Д.В.; Мейнвальд, Дж. (2000). «Распылительный механизм самого примитивного жука-бомбардира ( Metrius Contractus )» . Журнал экспериментальной биологии . 203 (8): 1265–75. дои : 10.1242/jeb.203.8.1265 . ПМИД 10729276 .
Внешние ссылки [ править ]



- Эйснер, Т.; Анешансли, диджей (август 1999 г.). «Нацеливание пульверизатора на жука-бомбардира: фотографические доказательства» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 96 (17): 9705–9. Бибкод : 1999PNAS...96.9705E . дои : 10.1073/pnas.96.17.9705 . ПМК 22274 . ПМИД 10449758 .
- Род Brachinus - BugGuide.net
- Хессельберг Т. (6 ноября 2007 г.). «Взрывающиеся жуки предполагают наличие нового предохранительного клапана и системы слива жидкости» . Жизнь науки.
- «Заявление CB310: эволюция жука-бомбардира» . Архив TalkOrigins .
- Исаак, Марк (30 мая 2003 г.). «Жуки-бомбардиры и аргумент дизайна» . Архив TalkOrigins .
- Би-би-си (1999). « Жук-бычок ( Stenaptinus insignis )» . Новости Би-би-си . : 3 фотографии, 1 микрофотография, 1 ч/б иллюстрация.