Química detrás de extraordinaria potencia de fuego del escarabajo bombardero

extraordinaria arsenal del escarabajo ha sido sostenido por algunos como una prueba de la existencia de Dios: cómo en la tierra, los creacionistas argumentan, podría por ejemplo un complejo, de múltiples pasos defensa mecanismo de evolucionar por casualidad? Ahora los investigadores en el Instituto Stevens de Tecnología en Hoboken, N. J. muestran cómo el escarabajo bombardero inventa sus explosivos mortales y en el proceso, aprender cómo la evolución dio lugar a notable poder de fuego del escarabajo.

"Les explicamos por primera vez cómo estos escarabajos increíbles biosintetizan productos químicos para crear combustible para sus explosiones," dijo Athula Attygalle, profesor de investigación de la química y autor principal del trabajo, que aparece hoy en la edición de julio de 2020, de la Ciencia de la Naturaleza . "Es una historia fascinante que nadie ha sido capaz de decir antes."

Para trazar el funcionamiento del sistema de la química interna del escarabajo, Attygalle y sus colegas de la Universidad de California, Berkeley utilizan deuterio, un isótopo de hidrógeno raro, etiquetar mezclas químicas especialmente sintetizados. El equipo dirigido por Kipling Will luego se inyecta o bien los productos químicos de deuterio-marcado en fluidos internos de los escarabajos, o les mezcla con comida para perros y los alimenta a los escarabajos durante un período de varios días.

El equipo de Attygalle sedado los errores haciendo estallar en el congelador, a continuación, tiró suavemente de sus piernas, molestar a los insectos con sueño hasta que lanzaron sus sprays defensivos en papeles de filtro cuidadosamente colocados. El equipo también diseccionó algunos escarabajos, usando pelos humanos para atar cerrado los diminutos conductos que unen sus depósitos químicos y cámaras de reacción, y el muestreo de los productos químicos primas utilizadas para generar explosiones.

El uso de espectrómetros de masas, Attygalle comprobó las muestras enviadas a Stevens para los productos marcados con deuterio, lo que le permitió averiguar exactamente qué productos químicos a los escarabajos habían incorporado en sus kits para fabricar bombas. "La gente ha estado especulando sobre esto durante al menos 50 años, pero al fin tenemos una respuesta clara", dijo Attygalle. "Resulta que la bioquímica de los escarabajos es aún más complicado de lo que pensábamos".

Anteriormente, los investigadores habían asumido que dos tóxico, benceno-como productos químicos llamados benzoquinonas que se encuentran en aerosol de los escarabajos fueron metabolizados de hidroquinona, un producto químico tóxico que en los seres humanos pueden causar cáncer o daño genético. El equipo de Stevens mostró que, de hecho, sólo uno de benzoquinonas del escarabajo derivados de hidroquinona, con la otra que surge de un precursor completamente separado: m-cresol, una toxina que se encuentra en el alquitrán de carbón.

Es fascinante que los escarabajos pueden metabolizar de forma segura tales productos químicos tóxicos, dijo Attygalle. En estudios futuros, que espera seguir la cadena de suministro de productos químicos de los escarabajos en una fase previa, para aprender cómo los precursores se biosintetizan a partir de sustancias naturales disponibles.

Los resultados del equipo también muestran que los explosivos de los escarabajos se basan en rutas químicas que se encuentran en muchos otros bichos. Otros animales como los milpiés también utilizan benzoquinonas para disuadir a los depredadores, aunque carecen de la capacidad del bombardero para detonar sus defensas químicas. criaturas evolutivamente distantes tales como arañas y ciempiés usan estrategias similares, también, lo que sugiere que varios organismos han evolucionado de forma independiente maneras de biosintetizar los productos químicos.

Eso es un recordatorio de que el escarabajo bombardero, aunque notable, es parte de un tapiz rico evolutiva y completamente natural, dijo Attygalle. "Mediante el estudio de las similitudes y diferencias entre la química escarabajos, podemos ver más claramente cómo ellos y otras especies encajan en el árbol evolutivo", explicó. "Los escarabajos son muy diversos, y todos ellos tienen historias increíbles que contar químicos."

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