Жук-бомбардир: Атакует врага взрывным потоком кипятка. Как маленький жук может носить в себе такую температуру?

Для начала разберёмся, что «жук-бомбардир» — это не одно существо, а собирательное название для более чем 500(!) видов насекомых из семейства жужелиц. Все они — активные хищники. Питаются личинками, червями и другими жуками. Но чтобы самим не стать добычей в микромире, они научились стрелять кипятком из... зада!




Насекомые миллионы лет оттачивали свое мастерство — не только бомбардиры используют химическое оружие как защиту. Некоторые виды жуков из семейства жужелиц и надсемейства карабоидных тоже обзавелись едкими выделениями, но до огнестрела доэволюционировал только жук-бомбардир.




С момента открытия этих насекомых, бомбануло уже у исследователей. Вы только представьте — из живого существа вырывается струя токсичной жидкости температурой 100 ⁰С! Как такое возможно?! Всё дело в том, как и где происходит сам процесс бомбардировки.




У всех взрывоопасных насекомых процесс залпа происходит одинаково. Как именно? Учёные узнали это в 2015 году с помощью рентгеновской съемки. Для проведения атаки у жука в брюшке есть две железы, четыре резервуара и специальная камера, где происходит реакция.




Железы вырабатывают смесь химических веществ — пероксид водорода и гидрохиноны. Первое мы все используем в быту — это обычная перекись, а второе применяется в аналитической химии для проявления фотографий, производства красок и лекарств, и даже как средство для загара. Эти вещества поступают в два резервуара, но на стадии выработки и хранения они сохраняют температуру тела жука — пока ничего опасного. В двух других резервуарах содержатся ферменты каталаза и пероксидаза, что играют роль искры во всей реакции обстрела. Стенки и клапаны хранилищ этих веществ очень плотные, чтобы ничего раньше времени не смешалось и не взорвалось.




Самое интересное начинается, когда насекомое чувствует угрозу: за доли секунд резервуары с химикатами сжимаются, клапаны открываются, и вещества поступают в реакционную камеру. Тут происходят две нехитрые химические реакции: во-первых, ферменты расщепляют перекись на воду и кислород.

Во-вторых, этот самый свободный кислород из перекиси вступает во взаимодействие с гидрохинонами, окисляя их до хинонов. Обе реакции производят огромное количество тепла: смесь в резервуаре нагревается до 100 ⁰С и в несколько раз увеличивается в объёме (это почти как если капнуть каплю крови в перекись).




Но как получается, что жуки при этом не варятся изнутри? Например, для человеческого тела критичной является внутренняя температура свыше 42 ⁰С, потому что белки крови начинают сворачиваться и разрушаться. А тут целых 100 ⁰С для такого маленького жучка — это как вообще?!




Весь секрет в особом материале, из которого сделана реакционная камера внутри насекомых — хитине. Это природный биополимер также является основным компонентом экзоскелета насекомых — вот эти все крылышки-лапки-усики, это всё из хитина. Соединение обладает особой прочностью и очень устойчиво к нагреванию — максимальная скорость разрушения наблюдается при температуре 375 ⁰С, так что непродолжительное воздействие 100 ⁰С хитин переносит довольно стабильно.




Тут важна ещё одна особенность — то, как располагаются слои хитина в устройстве реакционной камеры. Каждый слой накладывается на предыдущий почти крест-накрест, что создаёт дополнительную прочность. Так камера может выдерживать высокую температуру и давление, что образуются в процессе реакции. Таким образом, когда давление внутри жука достигает максимума и становится выше атмосферного, происходит резкий выброс содержимого реакционной камеры наружу. Жуки умеют направлять дуло своей пушки, так что жгучая кипящая смесь с хлопком летит прямиком в сторону обидчика!




За одну атаку бомбардировщик может произвести до 30 (!) коротких залпов-реакций, чего вполне достаточно, чтобы хищники раз и навсегда передумали его есть. А для соразмерных жуку насекомых такое оружие и вовсе смертельно.