Chemie hinter BOMBARDIER außergewöhnlichen Feuerkraft des Käfers

wie auf der Erde, Kreationisten behaupten, könnte einen so komplexen, mehrstufigen Abwehrmechanismus evolve zufällig: Der außergewöhnliche Arsenal Käfer wurde von einigen als Beweis für die Existenz Gottes gehalten? Nun haben Forscher am Stevens Institute of Technology in Hoboken, zeigen N.J., wie der bombardier Käfer heckt seine tödlichen Sprengstoffen und in den Prozess, lernen, wie die Evolution die zu den bemerkenswerten Feuerkraft des Käfers gab.

„Wir sind zum ersten Mal erklären, wie diese unglaublichen Käfer biosynthetisieren Chemikalien Kraftstoff für ihre Explosionen zu schaffen“, sagte Athula Attygalle, ein Forschungs-Professor für Chemie und Hauptautor der Arbeit, die heute in der Juli 2020 Ausgabe der Wissenschaft der Natur erscheint . „Es ist eine faszinierende Geschichte, die niemand vorher sagen konnte.“

Um die Funktionsweise des Käfers internen Chemie Set zu verfolgen, Attygalle und Kollegen an der University of California, Berkeley verwendet Deuterium, ein seltenes Wasserstoffisotop, zu-Tag speziell synthetisierte chemische Mischungen. Das Team von Kipling Will dann injiziert entweder die Deuterium-markierten Chemikalien in die inneren Flüssigkeiten Käfer oder sie mit Hundefutter gemischt und fütterte sie auf die Käfer über einen Zeitraum von mehreren Tagen.

Attygalle Team die Fehler sediert durch sie in den Gefrierschrank knallen, dann an ihre Beine sanft zupfte, ärgerlich die schläfrigen Insekten, bis sie ihre Abwehrsprays startete auf sorgfältig platzierten Filterpapiere. Das Team auch einige beetles seziert, unter Verwendung von menschlichen Haaren, die winzigen Kanäle geschlossen zu binden ihre chemische Reservoire und Reaktionskammern verbindet, und Abtasten der Rohchemikalien verwendet Explosionen zu erzeugen.

Mit Massenspektrometern geprüft Attygalle die an Stevens schickte Proben für die Deuterium-markierten Produkte, so dass er, genau herauszufinden, welche Chemikalien die Käfer in die Herstellung von Bomben-Kits eingebaut hatte. „Die Leute haben darüber spekuliert, für mindestens 50 Jahre, aber schließlich haben wir eine klare Antwort“, sagte Attygalle. „Es stellt sich heraus, dass die Biochemie Käfer ist noch komplizierter, als wir gedacht hatten.“

Zuvor hatten Forscher angenommen, dass zwei toxische, Benzol ähnlichen genannt Chemikalien Benzochinone in den Spritz Käfer gefunden von Hydrochinon umgewandelt wurden, eine giftige Chemikalie, dass beim Menschen Krebs oder genetische Schäden verursachen kann. Das Team von Stevens zeigte, daß tatsächlich nur eine des Käfer Benzochinone abgeleitet von Hydrochinon, mit dem anderen Federungs- aus einer völlig separaten Vorstufe: m-Kresol, fand ein Toxin in Kohleteer.

Es ist faszinierend, dass die Käfer sicher solche giftigen Chemikalien verstoffwechseln können, sagte Attygalle. In zukünftigen Studien, hofft, dass er den Käfer chemische Lieferkette folgen weiter stromaufwärts, zu lernen, wie die Vorläufer von natürlich vorkommenden Substanzen biosynthetisiert werden.

Das Team der Ergebnisse zeigen auch, dass die Käfer Sprengstoff stützen sich auf chemischen Wege in vielen anderen Krabbeltiere gefunden. Andere Tiere wie Tausendfüßler verwenden auch benzochinone Räuber abzuschrecken, obwohl sie die Bombardiers Fähigkeit fehlt, ihre chemische Abwehr detonieren. Evolutionär weit entfernte Kreaturen wie Spinnen und Tausendfüßler verwenden ähnliche Strategien auch, was darauf hindeutet, dass mehrere Organismen haben Wege unabhängig voneinander entwickelt, die Chemikalien zur Biosynthese.

Das ist eine Erinnerung daran, dass die bombardier Käfer, obwohl bemerkenswert, Teil einer reichen und völlig natürlichen evolutionären Tapisserie, sagte Attygalle. „Indem wir die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Käfer Chemie studieren, können wir klarer sehen, wie sie und andere Arten zusammen in den evolutionären Baum passen“, erklärte er. „Käfer sind unglaublich vielfältig, und sie haben alle erstaunliche chemische Geschichten zu erzählen.“

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