Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Жук-бомбардир
Брахинус spPCCA20060328-2821B.jpg
Виды Brachinus
Научная классификация
Королевство:
Animalia
Тип:
Членистоногие
Класс:
Насекомое
Заказ:
Жесткокрылые
Семья:
Carabidae
Племена

Брахинини
Пауссини
Озаенини
Метриини

Жуки-бомбардиры - это жужелицы (Carabidae) в трибах Brachinini, Paussini, Ozaenini или Metriini (всего более 500 видов), которые наиболее известны защитным механизмом, который дал им свое название: когда их потревожили, они выбрасывают горячий ядовитый химический спрей от кончика живота с хлопком.

Спрей образуется в результате реакции между двумя химическими соединениями, гидрохиноном и перекисью водорода , которые хранятся в двух резервуарах в брюшке жука . Когда водный раствор гидрохинонов и перекиси водорода достигает преддверия, катализаторы облегчают разложение перекиси водорода и окисление гидрохинона. [1] Тепло от реакции приближает смесь к точке кипения воды и производит газ, который вызывает выброс. Нанесенный ущерб может быть смертельным для атакующих насекомых. Некоторые жуки-бомбардиры могут направлять струю в самых разных направлениях.

Необычный защитный механизм жука востребован некоторые креационисты быть примером того , что они называют неснижаемую сложность , [2] , хотя это опровергается эволюционными биологами. [3]

Среда обитания [ править ]

Австралийский жук-бомбардир ( Pheropsophus verticalis )

Жуки-бомбардиры обитают на всех континентах, кроме Антарктиды . [4] Они обычно живут в лесах или лугах в умеренных зонах, но могут быть найдены и в других средах, если есть влажные места для откладывания яиц.

Поведение [ править ]

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

Анатомия [ править ]

В конце живота открываются две большие железы. Каждая железа состоит из толстостенного вестибюля, который содержит смесь каталаз и пероксидаз, продуцируемых секреторными клетками, выстилающими преддверие. Обе железы также состоят из тонкостенного сжимаемого резервуара, который содержит водный раствор гидрохинонов и перекиси водорода . [1]

Механизм защиты [ править ]

Дополнительная 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 метилгидрохинон), как в следующей теоретической реакции:

Известно чистая реакция, которая дополнительно учитывает теоретическую реакцию и продуктов предыдущих реакций, является: [1]

Бензохинон

Эта реакция очень экзотермична , и выделяемая 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, защищая, таким образом, внутренние органы жука. Кипящая жидкость с неприятным запахом сильно 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, 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, чтобы выбрасывать аэрозоль 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 тепловой 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 проталкиваться между ног насекомого, выбрасывая жидкость в широком диапазоне направлений со значительной точностью. [9]

Эволюция защитного механизма [ править ]

Полная эволюционная история уникального защитного механизма жука неизвестна, но биологи показали, что эта система могла развиться из защитных механизмов, обнаруженных у других жуков, постепенно путем естественного отбора . [10] [11] В частности, хинона химикаты являются предшественником к sclerotin , коричневато вещество , вырабатываемое жуков и других насекомых , чтобы затвердеть их экзоскелет . [12] Некоторые жуки дополнительно хранят избыток хинонов с неприятным запахом, включая гидрохинон , в небольших мешочках под кожей в качестве естественного средства отпугивания хищников - все жужелицы.есть такая договоренность. Некоторые жуки дополнительно смешивают перекись водорода , обычный побочный продукт метаболизма клеток, с гидрохиноном; некоторые из каталаз, которые существуют в большинстве клеток, делают этот процесс более эффективным. Химическая реакция производит тепло и давление, и некоторые жуки используют последнее, чтобы вытолкнуть химические вещества на кожу; Так обстоит дело с жуком Metrius contractus , который при нападении выделяет 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]

Уникальное сочетание характеристик защитного механизма жука-бомбардира - сильно экзотермические реакции, кипящие жидкости и взрывное высвобождение - было заявлено креационистами и сторонниками разумного замысла как пример неснижаемой сложности . [2] Биологи, такие как систематик Марк Исаак, отмечают, однако, что постепенная эволюция механизма вполне могла произойти. [3] [14]

См. Также [ править ]

  • Жук-муравейник

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Анешансли, ди-джей; Eisner, T .; Widon, JM; Видон, Б. (1969). «Биохимия при 100 ° C: взрывной секреторный разряд жуков-бомбардиров (Brachinus)». Наука . 165 (3888): 61–63. DOI : 10.1126 / science.165.3888.61 . PMID  17840686 . S2CID  96158109 .
  2. ^ a b Стэнли А. Райс (2007). Энциклопедия эволюции . Издание информационной базы. п. 214. ISBN 978-0-8160-5515-9.
  3. ^ a b Исаак, Марк (30 мая 2003 г.) [1997]. «Жуки-бомбардиры и аргумент дизайна» . TalkOrigins . Проверено 3 августа 2018 .
  4. ^ "Посмотрите, каким удивительным образом жук выживает, будучи съеденным" . National Geographic News . 2018-02-06 . Проверено 17 сентября 2020 .
  5. ^ "Bombardier Beetle" . Факты и фотографии животных . Далласское зоологическое общество. 2004. Архивировано из оригинала на 2011-07-08 . Проверено 17 июля 2010 .
  6. ^ Poetker, E. (2003). "Brachinus fumans" . Сеть разнообразия животных .
  7. ^ Эйснер & Aneshansley 1999
  8. ^ Дин, J .; Анешансли, диджей; Edgerton, HE; Эйснер, Т. (1990). "Защитный спрей от жука-бомбардира: Биологическая импульсная струя". Наука . 248 (4960): 1219–21. Bibcode : 1990Sci ... 248.1219D . DOI : 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. ^ a b Вебер CG (зима 1981). "Миф о жуке-бомбардировщике развенчан" . Создание / Эволюция . Национальный центр научного образования . 2 (1): 1–5.
  11. ^ a b Исаак, Марк (30 мая 2003 г.). «Жуки-бомбардиры и аргумент дизайна» . Архив TalkOrigins .
  12. ^ Брюне, PCJ; Кент, П. У. (1955). «Механизм образования склеротина: участие бета-глюкозида». Природа . 175 (4462): 819–820. Bibcode : 1955Natur.175..819B . DOI : 10.1038 / 175819a0 . PMID 14370229 . S2CID 4206540 .  
  13. ^ Eisner, T .; Анешансли, диджей; Eisner, M .; Attygalle, AB; Олсоп, DW; Мейнвальд, Дж. (2000). «Распылительный механизм самого примитивного жука-бомбардира ( Metrius contractus )» . Журнал экспериментальной биологии . 203 (8): 1265–75. PMID 10729276 . 
  14. ^ Неснижаемая сложность уменьшена до размера на YouTube - GrrlScientist (17 января 2011 г.). «Неснижаемая сложность, уменьшенная до размера» . Хранитель . Это видео специально посвящено разоблачению так называемой «неснижаемой сложности» излюбленных примеров, используемых креационистами; глаз, жук-бомбардир, венерическая мухоловка и бактериальные жгутики.

Внешние ссылки [ править ]

  • Eisner, T .; Анешансли, ди-джей (август 1999 г.). «Распыление на жука-бомбардира: фотографические свидетельства» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 96 (17): 9705–9. Bibcode : 1999PNAS ... 96.9705E . DOI : 10.1073 / pnas.96.17.9705 . PMC  22274 . PMID  10449758 .
  • Род Brachinus - BugGuide.net
  • Хессельберг Т. (6 ноября 2007 г.). «Взрывающиеся жуки предполагают новый предохранительный клапан и систему сброса жидкости» . Жизнь науки.
  • «Заявление CB310: эволюция жука-бомбардира» . Архив TalkOrigins .
  • Исаак, Марк (30 мая 2003 г.). «Жуки-бомбардиры и аргумент дизайна» . Архив TalkOrigins .
  • BBC (1999). " ' Яблочко жук' ( Stenaptinus insignis )" . BBC News .: 3 фотографии, 1 микрофотография, 1 ч / б иллюстрация.