Бръмбарът бомбардировач, показан на снимката по-горе (Brachinus elongatulus), има чифт жлези, всяка от които съдържа две камери, необходими за създаване на дразнещ спрей. Камерите са съставени от кутикула - съставена от хитин, протеини, восъци и вода - която може да издържи на токсичните химикали, високите температури и повишеното налягане, които характеризират експлозивното изхвърляне на бръмбара. „Това е много издръжлив и многофункционален материал“, казва изследователят Ерик Арнд. Ако този бръмбар ви напръска, няма да е изключително болезнено, но химикалите ще оцветят ръката ви в кафяво като татуировка с къна. Снимка от Чарлз Хеджкок © Уенди Мур
От гущера, който губи опашката си, до опосума с неговите хитри изпълнения, подобни на труп, плячката е развила безброй методи, за да се измъкне от опасността. Но понякога най-ефективната защита е контраатаката, като смелата стратегия, използвана от бръмбара бомбардировач.
Членовете на този подклас бръмбари, който се състои от повече от 1400 известни вида, възпират хищниците с изгарящ горещ, вреден секрет, съдържащ бензохинон, често срещан токсин, който е силно дразнещ за кожата, очите и дихателната система. Начинът, по който изпускат спрея, варира, но около 500 вида бързо изстрелват кипящия разтвор. Подобно на биологичните картечници, тези насекоми са наблюдавани да изхвърлят от 300 до 1000 изстрела от химикала всяка секунда при скорости над 22 мили/час.
Откакто бръмбарът е класифициран за първи път преди 250 години, неговият уникален защитен механизъм е привлякъл вниманието на натуралисти и биолози. „Но едва преди 25 години беше открито, че този спрей [може да излезе] в поредица от бързи импулси“, казва Ерик Арнд, студент по материалознание и инженерство в MIT.
Въпреки че няколко проучвания са се опитали да разрешат мистерията как бомбардировачите произвеждат пулсиращ спрей, те разчитат единствено на външни наблюдения, които оставят основните гайки и болтове до голяма степен неизвестни.
Арнд и екип от изследователи решиха да изследват по-дълбоко, използвайки високоскоростни рентгенови изображения, за да изследват един вид бомбардировачи, наречен Brachinus elongatulus . Те наскоро публикуваха своите находки в дневника Наука .
Учените са изследвали двойката пигидиални жлези на насекомото, всяка от които съдържа две камери: резервоарна камера, която естествено произвежда и съхранява реактивен разтвор, и реакционна камера, където бензохинонът се синтезира и нагрява до 212°F.
„Това, което открихме, е, че част от стените на реакционната камера са тънки и гъвкави, докато (останалата) част от реакционната камера е предимно твърда“, казва Арнд. „Повечето хора предположиха, че реакцията се е състояла във фиксирана камера.“
Когато бръмбарът е застрашен, той свива малка група мускули в пигидиалната жлеза, която отваря клапа, позволявайки на капчица реактивен разтвор, съдържащ водороден прекис и други органични съединения, да изтече от камерата на резервоара в камерата за реакция. Тук капката се смесва със серия от ензими, за да образува бензохинон в експлозивна реакция, която кипи токсичния спрей и го изтласква от върха на корема на насекомото директно към нахлуващата заплаха.
Изследователите установяват, че експлозията увеличава натиска върху гъвкавата стена на реакционната камера, която се разширява и прекъсва потока на реактивния разтвор през свързващия клапан. След експлозията налягането намалява, позволявайки на клапана да се отвори отново, като по този начин инициира нов цикъл на капки. Процесът продължава - което води до поредица от пулсиращи изхвърляния - докато бръмбарът отпусне мускулите си.
„Сред всички насекоми няма много примери за този вид физическа и химическа сложност“, казва Арнд. „Защитата на бръмбара бомбардировач е изключително ефективна срещу повечето гръбначни и безгръбначни хищници.“
Няколко животни обаче са измислили как да надхитрят защитите на бомбардировача. Сините сойки и някои други птици търкат корема на бръмбара в перата си или в пясъка, което ги предпазва, докато насекомото се изтощи и ограничи баража му. Наблюдавано е също така, че някои паяци увиват бръмбара в коприна, за да отклонят атаката на спрея.
Арнд се надява да проведе подобни експерименти, за да научи повече за защитните механизми на бомбардировачите. „Има 540 други вида бръмбари бомбардировачи, които [бързо] пръскат хищници, и много малко се знае за тях“, казва той. „Всяка възможност, която имате да изучавате система като тази, може да послужи като вдъхновение за принципи на проектиране“, като малки леки системи за задвижване.