Vedci skúmajú efektívny zbraňový systém chrobáka Prskavca (Brachinus), prezývaného aj bombardér, ktorý pomocou análneho „guľometu“ dokáže odstrašiť aj väčšie zviera.
Synchrotrónová röntgenová analýza chrobákov Brachinus odhalila, ako funguje ich vstavaný „guľomet“, ktorý vystreľuje prúdy horúcich toxických chemikálií.
Chrobáky Prskavce (Brachinini) dostali svoje meno z nejakého dôvodu. Tieto tvory majú unikátnu prírodnú strelnú zbraň, ktorá im umožňuje celkom presne vyvrhovať prúdy horúcich (až 100 ºC) chemikálií zo zadnej časti brucha. „Výstrely“ nasledujú v dávkach – to znamená, že zbraň chrobáka možno prirovnať ku guľometu. Výkon tohto prirodzeného guľometu je pôsobivý: vystrelí 350 – 750 nábojov za sekundu a rýchlosť horúceho chemického prúdu dosahuje 10 metrov za sekundu. Doteraz nebolo celkom jasné, ako sa chrobákom podarilo dosiahnuť taký úspech pri premene častí svojho tela na skutočné zbrane. Preto sa vedci z Massachusetts Institute of Technology a University of Arizona vyzbrojili aj skenovacím elektrónovým mikroskopom (SEM), aby konečne podrobne preštudovali palebný systém chrobáka. A najpozoruhodnejšie je, že pomocou röntgenovej fotografie dokázali zachytiť guľomety chrobákov v akcii a všetkým ukázať, ako tento systém funguje.
Chemikálie, ktoré oxidujú v guľometoch chrobákov, sú hydrochinóny. Zmiešané s peroxidom prúdia zo špeciálneho zásobníka do reakčnej komory, kde sa nachádzajú enzýmy peroxidáza a kataláza. V dôsledku prudkej chemickej reakcie je zmes vyvrhnutá z výstupu „guľometu“. V tejto schéme nie je jasné, odkiaľ pochádza periodicita výstrelov – teda kvôli tomu, čo chrobáky chrlia zmes v dávkach a nie v nepretržitom prúde. Zásuvka je vždy otvorená, takže to nie je problém. Medzi hydrochinónovým rezervoárom a reakčnou komorou je ventil, ktorý je však vybavený iba svalmi, ktoré ho otvárajú a ako by sa dal rozdeliť tok chemikálií na časti, je stále nejasné.
Bombardér chrobák a jeho žľazy fungujúce ako guľomet. Na mikrofotografii (optická mikroskopia ženských análnych žliaz): biela šípka ukazuje na nádrž s hydrochinónom a peroxidom, žltá šípka na reakčnú komoru s peroxidázou a katalázou a fialová šípka na spojenie medzi týmito dvoma komorami. Je tam ventil (ICV) a flexibilná membrána (EM) („viditeľná“ so SEM v reze vpravo). RSC – cúvacia kamera; RXC – reakčná komora; VM – sval otvárania ventilu; VO je miesto, kde sa ventil otvára.
Aby vedci zistili, ako chrobák dokáže strieľať v dávkach, rozhodli sa podrobne preštudovať dizajn kamier „guľometu“. Najprv vyčistili komory svalov, aby zistili, či v štruktúre samotných stien nie sú nejaké triky. Pozoruhodné obrázky vnútornej štruktúry „guľometu“ sa získali vďaka rastrovacej elektrónovej mikroskopii. Steny komôr sú spevnené silnou kutikulou, ktorá sa skladá z kyselinovzdorného polysacharidu chitínu, bielkovín a vosku. Ukázalo sa však, že spevnenie stien bolo nerovnomerné a fragment steny vedľa ventilu bol dosť pružný. Vedci navrhli, že tento fragment sa môže silne ohnúť pod vplyvom „výbuchu“ činidiel a uzavrieť ventil. Potom by bol prístup reagencií do komory pasívne uzavretý, to znamená, že by na to nebola potrebná svalová práca. Bola to len maličkosť – vidieť na vlastné oči, že „guľomet“ funguje presne takto.
Za týmto účelom sa biológovia obrátili na fyzikov so žiadosťou o pomoc a tím nepoužil nič iné ako synchrotrón na štúdium streľby chrobákov bombardérov. Pomocou neho ako zdroja silného röntgenového žiarenia sa vedcom podarilo získať pozoruhodné záznamy streľby chrobákov, ktoré vysvetľujú, ako fungujú ich „guľomety“. Experimenty boli fascinujúce: najprv vedci ochladili chrobáky, aby ich uspávali a potom ich zafixovali modelovacím lepidlom, aby bolo vhodné natočiť video. Samotní vedci sa stiahli do bezpečnej miestnosti chránenej pred röntgenovým žiarením a odtiaľ sa pomocou robotickej ruky dotkli chrobáka. Zvyčajne to stačilo na to, aby chrobák vystrelil. Kamera natočila 2000 snímok za sekundu a práca prirodzených „guľometov“ bola videná veľmi podrobne. Ako sa dalo očakávať, každý „výbuch“, ku ktorému došlo v dôsledku zmiešania činidiel, odhodil tenkú membránu vedľa ventilu, čo na určitý (veľmi krátky) čas zablokovalo prístup novej časti činidiel. Práve preto sa mohli výstrely aplikovať v dávkach.
Uvoľňovanie sekrétu z análnych žliaz samca chrobáka Brachinus elongatulus. Video natočené pomocou synchrotrónovej röntgenovej tomografie (2000 snímok za sekundu). Spomalené 80-krát.
Vedci sa domnievajú, že výstrely v dávkach sú lepšie ako nepretržitý tok chemikálií v tom, že umožňujú presnejšiu kontrolu výbušných reakcií. Ukazuje sa, že flexibilná stena automaticky reguluje, koľko činidiel môže byť v komore súčasne. Je pravda, že podľa výpočtov vedcov je chrobák zaistený a bezpečnostná rezerva kutikuly mu umožňuje odolať tlaku tisíckrát väčšiemu, než aký vzniká pri každom výstrele. Ale aj tu je potrebné počítať s vysokými reakčnými teplotami a prítomnosťou relatívne krehkých častí v systéme (flexibilná časť steny). V konečnom dôsledku nebudú žiadne preventívne opatrenia zbytočné, ak má vaše telo zabudovaný chemický reaktor, ktorý funguje ako guľomet. Príroda naozaj vymyslela takmer všetko…
https://www.youtube.com/watch?v=qNe0faTCyJQ
Preložil: OZ Biosféra www.biosferaklub.info