Chemia za Bombardier Beetle w niezwykłej siły ognia

Beetle jest niezwykły arsenał został wstrzymany przez niektórych jako dowód istnienia Boga: jak na ziemi, kreacjoniści twierdzą, mógł tak złożonym, wieloetapowym obronnego mechanizmu ewoluować przypadek? Teraz naukowcy z Stevens Institute of Technology w Hoboken, NJ pokazać jak żuk bombardier concocts swoje śmiercionośne ładunki wybuchowe oraz w procesie, nauczyć ewolucja doprowadziła do chrząszcza za niezwykłą siłę ognia.

„Wyjaśniamy, po raz pierwszy, jak te niesamowite chrząszcze biosyntetyzują chemikalia do tworzenia paliwa do ich eksplozji”, powiedział Athula Attygalle, profesor badania chemii i główny autor pracy, która pojawia się dziś w wydaniu Science of Nature lipca 2020 , „To fascynująca opowieść, że nikt nie był w stanie powiedzieć wcześniej.”

Aby prześledzić funkcjonowanie wewnętrznego zestawu chemii chrząszcza, w Attygalle i współpracownicy z University of California, Berkeley używany deuter, rzadki izotop wodoru, aby oznaczyć specjalnie syntetyzowanych mieszanek chemicznych. Zespół kierowany przez Kipling wtedy albo wstrzykiwany chemikalia oznaczone deuteru-do płynów wewnętrznych chrząszczy, lub mieszać je z karmy dla psów i doprowadza je do chrząszczy w ciągu kilku dni.

Zespół Attygalle w sedacji błędy pojawiały je w zamrażarce, a następnie delikatnie pociągnął nogach, irytujące senne owady, dopóki nie uruchomił swoje spraye obronne na starannie umieszczonych bibuły filtracyjnej. Zespół wycinano także pewne chrząszcze stosując ludzkie włosy związać zamknięte drobne kanały łączące ich zbiorników chemicznych i komór reakcyjnych i do próbkowania surowych substancji chemicznych używanych do generowania eksplozji.

Korzystanie spektrometry masowe, Attygalle sprawdził próbek przesłanych do Stevens na produkty oznaczone deuter, umożliwiając mu dowiedzieć się dokładnie jakie chemikalia chrząszcze włączył do swoich zestawów bomb. „Ludzie spekulują o tym przez co najmniej 50 lat, ale w końcu mamy jasną odpowiedź” Attygalle powiedział. „Okazuje się, że biochemia chrząszczy jest jeszcze bardziej skomplikowana, niż myślał.”

Wcześniej naukowcy przyjmuje się, że dwa toksyczne, jak benzen chemiczne zwane benzochinony znaleziono w aerozolu chrząszczy były metabolizowane z hydrochinonu, toksyczne chemikalia, które u ludzi może prowadzić do raka lub zmiany genetyczne. Zespół Stevens wykazało, że w rzeczywistości tylko jeden benzochinonów chrząszcza za pochodzące z hydrochinonu, z drugiej sprężynowania z całkowicie oddzielnych prekursora: m-krezol, toksyna znaleźć w smole węglowej.

To fascynujące, że chrząszcze mogą bezpiecznie metabolizowania tych toksycznych substancji chemicznych, Attygalle powiedział. W badaniach przyszłości ma nadzieję pójść chemicznego łańcucha dostaw chrząszczy dalej w górę rzeki, aby dowiedzieć się, w jaki sposób prekursory biosyntezowane z naturalnie dostępnych substancji.

Odkrycia zespołu wskazują również, że materiały wybuchowe chrząszczy polegać na szlaki chemiczne znajdują się w wielu innych przerażających-robaków. Inne zwierzęta, takie jak stonogi również użyć benzochinonów zniechęcić drapieżniki, chociaż brakuje im zdolności Bombardiera do detonacji ich obronę chemicznych. Ewolucyjnie odległe istoty takie jak pająki i stonogi używają podobnych strategii, też, co sugeruje, że wiele organizmy ewoluowały niezależnie sposoby biosyntetyzują chemikaliów.

To przypomnienie, że żuk bombardier, choć niezwykłe, jest częścią bogatej i całkowicie naturalny ewolucyjny gobelin, Attygalle powiedział. „Badając podobieństw i różnic między chemii chrząszczy, widzimy wyraźniej, jak i inne gatunki do siebie pasować do ewolucyjnego drzewa”, wyjaśnił. „Chrząszcze są niezwykle zróżnicowane, a wszystkie one mają niesamowite historie chemicznych do powiedzenia.”

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