Escaravello bombardeiro

Brachinus sp.

Reino:	Animalia
Filo:	Arthropoda
Clase:	Insecta
Orde:	Coleoptera
Familia:	Carabidae

Tribos

Tribos con especies bombardeiras: Brachinini
Paussini
Ozaenini
Metriini

Os escaravellos bombardeiros son escaravellos carábidos pertencentes ás tribos Brachinini, Paussini, Ozaenini ou Metriini (en total máis de 500 especies) que se caracterizan por ter un mecanismo de defensa que consiste en exectar (bombardear) contra os animais que os ameazan un chorro de produtos químicos desagradables e irritantes desde o extremo do seu abdome, que fan un ruído ao saír. Por tanto, o nome non coresponde a unha especie, senón a moitas que teñen este comportamento e que pertencen a distintos taxons de carábidos.

O spray que botan prodúcese por unha reacción entre dous compostos químicos hipergólicos, a hidroquinona e o peróxido de hidróxeno, que se almacenan en dous depósitos do abdome do escaravello. Cando a solución acuosa de hidroquinonas e peróxido de hidróxeno chega ao que Eisner chamou "vestíbulo", uns catalizadores facilitan a descomposición do peróxido de hidróxeno e a oxidación da hidroquinona.^[1] A calor producida pola reacción leva a mestura preto do punto de ebulición da auga e produce gas que causa a exección. Os danos causados poden ser mortais para os insectos atacados. Algúns escaravellos bombardeiros poden dirixir o spray en moitas posibles direccións.

Esta capacidade fisiolóxica dos escaravellos bombardeiros foi posta por biólogos como un exemplo de evolución paso a paso.^[2]

Hábitat

Os escaravellos bombardeiros habitan en todos os continentes agás na Antártida.^[3] Viven normalmente en bosques ou pradeiras de zonas temperadas, pero poden encontrarse tamén noutros ambientes se teñen lugares húmidos onde poñer os ovos.

Comportamento

A maioría das especies de escaravellos bombardeiros son carnívoras, incluíndo as larvas.^[4] Cazan outros insectos pola noite, pero adoitan congregarse con outros da súa especie cando non están buscando activamente comida.^[5]

Anatomía

Teñen dúas grandes glándulas que se abren no extremo do seu abdome, que producen o spray. Cada glándula está composta por un vestíbulo de paredes grosas que contén unha mestura de catalases e peroxidases producida polas células secretoras que tapizan o vestíbulo. Ambas as glándulas comprenden un depósito de paredes finas e compresible que contén unha solución acuosa de hidroquinonas e peróxido de hidróxeno.^[1]

Mecanismo de defensa

Artigo principal: Adaptacións antidepredadores.

Cando o escaravello se sente ameazado por outro animal, abre unha válvula que permite que a solución acuosa do depósito chegue ao vestíbulo. As catalases que tapizan a parede do vestíbulo facilitan a descomposicón rápida do peróxido de hidróxeno, como indica esta reacción:

{\ce {H2O2(aq) -> H2O(l) + 1/2O2(g)}}

Os encimas peroxidases facilitan a oxidación das hidroquinonas a quinonas (o benceno-1,4-diol convértese en 1,4-benzoquinona e analogamente para a metil hidroquinona), como indica esta reacción:

{\ce {C6H4(OH)2(aq) -> C6H4O2(aq) + H2(g)}}

A reacción neta que se produce como suma das dúas anteriores reaccións teóricas é:^[1]

{\ce {C6H4(OH)2(aq) + H2O2(aq) -> C6H4O2(aq) + 2H2O(l)}}

Esta reacción é moi exotérmica e a enerxía que libera sobe a temperatura da mestura a case 100 °C, vaporizando aproximadamente unha quinta parte dela. A presión resultante acumúlase e forza ás válvulas de entrada das cámaras de almacenamento dos reactivos a pecharse, protexendo así os órganos internos do escaravello. O líquido fervente e de mal cheiro expúlsase violentamente por unha válvula de saída, xerando un ruído. As glándulas dos escaravellos almacenan hidroquinona e peróxido de hidróxeno dabondo como para permitir que o escaravello libere o seu spray químico unhas 20 veces seguidas. Nalgúns casos isto é suficiente para matar ao invertebrado predador.^[6] O principal compoñente do spray do escaravello é a 1,4-benzoquinona, un irritante para os ollos e o sistema respiratorio de vertebrados, polo que fai fuxir a predadores vertebrados.

O fluxo de reactivos na cámara de reacción e a subseguinte exección ocorren nunha serie duns 70 pulsos, a unha velocidade de 500 pulsos por segundo. A secuencia completa de eventos tarda só unha fracción de segundo. Estas pulsacións son causadas por repetidas microexplosións que son o resultado da presión continua no depósito e a apertura e peche oscilatorio da válvula que controla o acceso á cámara de reacción. Este mecanismo pulsado é beneficioso para a supervivencia dos escaravellos porque o sistema usa a presión en lugar da contracción muscular para exectar o spray a unha velocidade constante, aforrando a enerxía do escaravello. Ademais, a reintrodución de novos reactivos no vestíbulo onde se almacenan os encimas, reduce a temperatura da cámara, protexendo dese modo as peroxidases e catalases dunha desnaturalización térmica.^[7]

O que normalmente fai o escaravello é xirar o corpo para dirixir o chorro cara ao lugar aonde está o que desencadeou a resposta. As aperturas das glándulas dalgúns bombardeiros africanos poden xirar uns 270° e apuntar entre as patas do insecto, descargando o fluído en moitas posibles direccións con grande exactitude.^[8]

Evolución deste mecanismo de defensa

A historia evolutiva completa deste mecanismo de defensa único descoñécese, pero os biólogos explican que o sistema puido ter evolucionado a partir das defensas que se encontran noutros escaravellos por selección natural.^[9]^[10] Concretamente, os compostos de quinona son uns precursores químicos da esclerotina, unha substancia marrón producida polos escaravellos e outros insectos para endureceren o seu exoesqueleto.^[11] Algúns escaravellos almacenan ademias o exceso de quinonas fedorentas, incluíndo a hidroquinona, en pequenos sacos baixo a pel como un disuasivo contra predadores, e todos os carábidos (tanto os que son bombardeiros coma os que non) teñen este tipo de organización. Algúns escaravellos ademais mesturan o peróxido de hidróxeno, un subproduto común do metabolismo das células, coa hidroquinona; algunhas das catalases que existen na maioría das células fan o proceso máis eficiente. A reacción química produce calor e presión e algúns escaravellos aproveitan esta última para expulsar os compostos sobre a pel, como é o caso de Metrius contractus, que produce unha descarga escumosa cando o atacan.^[12] Nos escaravellos bombardeiros os músculos que impiden a filtración de fluídos desde os depósitos desenvolveron adicionalmente unha válvula que permite unha descarga máis controlada do veleno e o seu alongado abdome permite un mellor control da dirección de descarga.^[9]^[10]

A combinación única de características dos mecanismos de defensa dos escaravellos bombardeiros, con reaccións fortemente exotérmicas, fluídos quentes en ebulición e liberación explosiva dos produtos, foi aducida por creacionistas e partidarios do deseño intelixente como un exemplol de complexidade irreducible.^[13] Porén, biólogos como o taxónomo Mark Isaak sinalaron que a evolución paso a paso deste mecanismo puido ter ocorrido facilmente polos procedementos naturais habituais.^[2]^[14]

Notas

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 Aneshansley, D.J.; Eisner, T.; Widon, J.M.; Widon, B. (1969). "Biochemistry at 100° C: Explosive Secretory Discharge of Bombardier Beetles (Brachinus)". Science 165 (3888): 61–63. PMID 17840686. doi:10.1126/science.165.3888.61.
↑ ^2,0 ^2,1 Isaak, Mark (30 de maio de 2003) [1997]. "Bombardier Beetles and the Argument of Design". TalkOrigins. Consultado o 3 de agosto de 2018.
↑ "See the Amazing Way a Beetle Survives Being Eaten". National Geographic News (en inglés). 2018-02-06. Consultado o 2020-09-17.
↑ "Bombardier Beetle". Animal Facts & Photos. Dallas Zoological Society. 2004. Arquivado dende o orixinal o 2011-07-08. Consultado o 2010-07-17.
↑ Poetker, E. (2003). "Brachinus fumans". Animal Diversity Web.
↑ Eisner & Aneshansley 1999
↑ Dean, J.; Aneshansley, D.J.; Edgerton, H.E.; Eisner, T. (1990). "Defensive Spray of the Bombardier Beetle: A Biological Pulse Jet". Science 248 (4960): 1219–21. Bibcode:1990Sci...248.1219D. PMID 2349480. doi:10.1126/science.2349480.
↑ Piper, Ross (2007). Extraordinary Animals: An Encyclopedia of Curious and Unusual Animals. Greenwood Press. ISBN 978-0-313-33922-6.
↑ ^9,0 ^9,1 Weber CG (Winter 1981). "The Bombardier Beetle Myth Exploded". Creation/Evolution (National Center for Science Education) 2 (1): 1–5. Arquivado dende o orixinal o 29 de setembro de 2017. Consultado o 24 de xaneiro de 2023.
↑ ^10,0 ^10,1 Isaak, Mark (30 de maio de 2003). "Bombardier Beetles and the Argument of Design". TalkOrigins Archive.
↑ Brunet, P.C.J.; Kent, P.W. (1955). "Mechanism of sclerotin formation: The participation of a beta-glucoside". Nature 175 (4462): 819–820. Bibcode:1955Natur.175..819B. PMID 14370229. doi:10.1038/175819a0.
↑ Eisner, T.; Aneshansley, D.J.; Eisner, M.; Attygalle, A.B.; Alsop, D.W.; Meinwald, J. (2000). "Spray mechanism of the most primitive bombardier beetle (Metrius contractus)". Journal of Experimental Biology 203 (8): 1265–75. PMID 10729276. doi:10.1242/jeb.203.8.1265.
↑ Stanley A. Rice (2007). Encyclopedia of Evolution. Infobase Publishing. p. 214. ISBN 978-0-8160-5515-9.
↑
- Irreducible complexity cut down to size no YouTube — GrrlScientist (17 de xaneiro d 2011). "Irreducible complexity cut down to size". The Guardian. Este vídeo céntrase especificamente en desacreditar a denominada "complexidade irreducible" de exemplos favoritos dos creacionistas: o ollo, o escaravello bombardeiro, a dionea atrapamoscas e os flaxelos bacterianos.

Véxase tamén

Ligazóns externas

Eisner, T.; Aneshansley, D.J. (agosto de 1999). "Spray aiming in the bombardier beetle: Photographic Evidence". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96 (17): 9705–9. Bibcode:1999PNAS...96.9705E. PMC 22274. PMID 10449758. doi:10.1073/pnas.96.17.9705.
Genus Brachinus — BugGuide.net
Hesselberg T (6 de novembro de 2007). "Exploding beetles suggest a new pressure relief valve and fluid discharge system". Life of science.
"Claim CB310: Bombardier beetle evolution". TalkOrigins Archive.
Isaak, Mark (30 de maio de 2003). "Bombardier Beetles and the Argument of Design". TalkOrigins Archive.
BBC (1999). "'Bull's-eye beetle' (Stenaptinus insignis)". BBC News. : 3 fotos, 1 micrografía, 1 ilustración en branco e negro.

[Anesh-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 Aneshansley, D.J.; Eisner, T.; Widon, J.M.; Widon, B. (1969). "Biochemistry at 100° C: Explosive Secretory Discharge of Bombardier Beetles (Brachinus)". Science 165 (3888): 61–63. PMID 17840686. doi:10.1126/science.165.3888.61.

[Isaak2003-2] 2,0 ^2,1 Isaak, Mark (30 de maio de 2003) [1997]. "Bombardier Beetles and the Argument of Design". TalkOrigins. Consultado o 3 de agosto de 2018.

[3] "See the Amazing Way a Beetle Survives Being Eaten". National Geographic News (en inglés). 2018-02-06. Consultado o 2020-09-17.

[4] "Bombardier Beetle". Animal Facts & Photos. Dallas Zoological Society. 2004. Arquivado dende o orixinal o 2011-07-08. Consultado o 2010-07-17.

[5] Poetker, E. (2003). "Brachinus fumans". Animal Diversity Web.

[6] Eisner & Aneshansley 1999

[7] Dean, J.; Aneshansley, D.J.; Edgerton, H.E.; Eisner, T. (1990). "Defensive Spray of the Bombardier Beetle: A Biological Pulse Jet". Science 248 (4960): 1219–21. Bibcode:1990Sci...248.1219D. PMID 2349480. doi:10.1126/science.2349480.

[8] Piper, Ross (2007). Extraordinary Animals: An Encyclopedia of Curious and Unusual Animals. Greenwood Press. ISBN 978-0-313-33922-6.

[ncse-9] 9,0 ^9,1 Weber CG (Winter 1981). "The Bombardier Beetle Myth Exploded". Creation/Evolution (National Center for Science Education) 2 (1): 1–5. Arquivado dende o orixinal o 29 de setembro de 2017. Consultado o 24 de xaneiro de 2023.

[to-10] 10,0 ^10,1 Isaak, Mark (30 de maio de 2003). "Bombardier Beetles and the Argument of Design". TalkOrigins Archive.

[11] Brunet, P.C.J.; Kent, P.W. (1955). "Mechanism of sclerotin formation: The participation of a beta-glucoside". Nature 175 (4462): 819–820. Bibcode:1955Natur.175..819B. PMID 14370229. doi:10.1038/175819a0.

[12] Eisner, T.; Aneshansley, D.J.; Eisner, M.; Attygalle, A.B.; Alsop, D.W.; Meinwald, J. (2000). "Spray mechanism of the most primitive bombardier beetle (Metrius contractus)". Journal of Experimental Biology 203 (8): 1265–75. PMID 10729276. doi:10.1242/jeb.203.8.1265.

[rice-13] Stanley A. Rice (2007). Encyclopedia of Evolution. Infobase Publishing. p. 214. ISBN 978-0-8160-5515-9.

[Guardian2011-14] 
Irreducible complexity cut down to size no YouTube — GrrlScientist (17 de xaneiro d 2011). "Irreducible complexity cut down to size". The Guardian. Este vídeo céntrase especificamente en desacreditar a denominada "complexidade irreducible" de exemplos favoritos dos creacionistas: o ollo, o escaravello bombardeiro, a dionea atrapamoscas e os flaxelos bacterianos.

[15] Irreducible complexity cut down to size no YouTube — GrrlScientist (17 de xaneiro d 2011). "Irreducible complexity cut down to size". The Guardian. Este vídeo céntrase especificamente en desacreditar a denominada "complexidade irreducible" de exemplos favoritos dos creacionistas: o ollo, o escaravello bombardeiro, a dionea atrapamoscas e os flaxelos bacterianos.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]