Chemie agter buitengewone skietgoed bombardierkewer se

buitengewone arsenaal die kewer se is gehou deur sommige as 'n bewys van God se bestaan: hoe op aarde, kreasioniste beweer, kan so 'n komplekse, multi verdedigingsmeganisme Evolve per toeval? Nou navorsers by Stevens Institute of Technology in Hoboken, N.J. wys hoe die bombardierkewer berei 'sy dodelike plofstof en in die proses, leer hoe evolusie het aanleiding gegee tot merkwaardige skietgoed die kewer se.

"Ons verduidelik vir die eerste keer hoe hierdie ongelooflike kewers biosynthesize chemikalieë om brandstof te skep vir hul ontploffings," sê Athula Attygalle, 'n navorsingsprofessor van chemie en hoofskrywer van die werk, wat vandag verskyn in die Julie 2020-uitgawe van die Wetenskap van die Natuur . "Dit is 'n fassinerende storie dat niemand in staat is om voor te vertel het nie."

Om die werking van interne chemie stel die kewer se spoor, Attygalle en kollegas by die Universiteit van Kalifornië, Berkeley gebruik deuterium, 'n seldsame waterstof isotoop, om tag spesiaal vervaardigde chemiese versnitte. Die span onder leiding van Kipling sal dan óf ingespuit die-deuterium gemerk chemikalieë in interne vloeistowwe die kewers, of gemeng hulle met hondekos en gevoed hulle na die kewers oor 'n tydperk van 'n paar dae.

Attygalle se span onder verdowing die foute deur hulle knal in die vrieskas, dan liggies pluk aan hul bene, irriterende die rustige insekte totdat hulle hul verdedigende bespuitings op sorgvuldig geplaas filter vraestelle van stapel gestuur. Die span het ook gedissekteer sommige kewers, met behulp van menslike hare te bind gesluit die klein buise met 'n skakel hul chemiese reservoirs en reaksie kamers, en monsterneming van die rou chemikalieë wat gebruik word om ontploffings te genereer.

Die gebruik van massaspektrometers, Attygalle nagegaan die monsters te Stevens gestuur vir-deuterium gemerk produkte, wat hom in staat presies uit te vind wat chemikalieë die kewers in hul bom-up kits het opgeneem. "Mense is bespiegel oor hierdie vir ten minste 50 jaar, maar uiteindelik het ons 'n duidelike antwoord," sê Attygalle. "Dit blyk dat biochemie die kewers" is selfs meer ingewikkeld as wat ons gedink het. "

Voorheen, het navorsers aanvaar dat twee giftige, benseen-agtige chemikalieë genoem benzoquinones gevind in spuit die kewers "is gemetaboliseer van hidrokinoon, 'n giftige chemiese stof wat in die mens kan kanker of genetiese skade veroorsaak. Die span by Stevens het getoon dat in werklikheid net een van benzoquinones die kewer se afgelei van hidrokinoon, met die ander opspring uit 'n heeltemal aparte voorloper: m-kresol, 'n gifstof wat in koolteer.

Dit is fassinerend dat die kewers veilig kan metabolize so giftige chemikalieë, het gesê Attygalle. In toekomstige studies, hoop hy om die kewers 'n chemiese ketting verder stroomop te volg, om te leer hoe die voorlopers is biosynthesized van nature beskikbaar stowwe.

bevindinge van die span se toon ook dat plofstof die kewers "staatmaak op chemiese weë gevind in baie ander goggas. Ander diere soos duisendpote gebruik ook benzoquinones om roofdiere te ontmoedig, hoewel hulle nie die vermoë van die Bombardier se hul chemiese verdediging ontplof. Evolusionêr ver wesens soos spinnekoppe en duisendpote gebruik soortgelyke strategieë, te, wat daarop dui dat verskeie organismes onafhanklik ontwikkel maniere om die chemikalieë biosynthesize.

Dit is 'n herinnering dat die bombardierkewer, al is merkwaardig, is deel van 'n ryk en heeltemal natuurlike evolusionêre tapisserie, het gesê Attygalle. "Deur die bestudering van die ooreenkomste en verskille tussen chemie kewers, kan ons meer duidelik te sien hoe hulle en ander spesies mekaar pas in die evolusionêre boom," het hy verduidelik. "Beetles is ongelooflik uiteenlopend, en hulle het al ongelooflike chemiese stories te vertel."

bron: Stevens Institute of Technology. "Chemistry behind bombardier beetle's extraordinary firepower." ScienceDaily. ScienceDaily, 16 June 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200616173227.htm>.