Si desea ver una de las maravillas del mundo natural, simplemente asuste a un escarabajo bombardero. Pero tenga cuidado: cuando los escarabajos están asustados, inundan una cámara interna con un complejo cóctel de productos químicos aromáticos, desencadenando una cascada de productos químicosreacciones que detona el fluido y lo envía disparando desde la boquilla de rociado del insecto en un pulso de vapor tóxico como una ametralladora. El explosivo estallido de químicos nocivos a alta presión no daña al escarabajo, peromancha e irrita la piel humana, y puede matar directamente a los enemigos más pequeños.
El extraordinario arsenal del escarabajo ha sido sostenido por algunos como una prueba de la existencia de Dios: ¿cómo diablos, creen los creacionistas, podría un mecanismo de defensa tan complejo y de varios pasos evolucionar por casualidad? Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología Stevens en Hoboken, NJ muestrancómo el escarabajo bombardero inventa sus explosivos mortales y, en el proceso, aprende cómo la evolución dio lugar a la notable potencia de fuego del escarabajo.
"Explicamos por primera vez cómo estos increíbles escarabajos biosintetizan químicos para crear combustible para sus explosiones", dijo Athula Attygalle, profesora de investigación de química y autora principal del trabajo, que aparece hoy en la edición de julio de 2020 del Ciencia de la naturaleza . "Es una historia fascinante que nadie ha podido contar antes"
Para rastrear el funcionamiento del conjunto de química interna del escarabajo, Attygalle y sus colegas de la Universidad de California, Berkeley usaron deuterio, un isótopo de hidrógeno raro, para etiquetar mezclas químicas especialmente sintetizadas. El equipo dirigido por Kipling Will inyectó el deuterio marcadoquímicos en los fluidos internos de los escarabajos, o mezclarlos con comida para perros y alimentarlos a los escarabajos durante un período de varios días.
El equipo de Attygalle sedó a los insectos metiéndolos en el congelador, luego tiró suavemente de sus piernas, molestando a los insectos adormilados hasta que lanzaron sus aerosoles defensivos sobre papeles de filtro cuidadosamente colocados. El equipo también diseccionó algunos escarabajos, usando pelos humanos para atarlos.los pequeños conductos que unen sus depósitos químicos y las cámaras de reacción, y muestrean los químicos crudos utilizados para generar explosiones.
Utilizando espectrómetros de masas, Attygalle verificó las muestras enviadas a Stevens para obtener productos etiquetados con deuterio, lo que le permitió averiguar exactamente qué productos químicos habían incorporado los escarabajos en sus kits de fabricación de bombas. "La gente ha estado especulando sobre esto durante al menos 50 años, pero por fin tenemos una respuesta clara ", dijo Attygalle." Resulta que la bioquímica de los escarabajos es aún más compleja de lo que pensábamos ".
Anteriormente, los investigadores habían asumido que dos químicos tóxicos similares al benceno llamados benzoquinonas que se encuentran en el aerosol de los escarabajos se metabolizaron a partir de hidroquinona, un químico tóxico que en los humanos puede causar cáncer o daño genético. El equipo de Stevens demostró que, de hecho, solouna de las benzoquinonas del escarabajo derivada de la hidroquinona, y la otra surge de un precursor completamente separado: m-cresol, una toxina que se encuentra en el alquitrán de hulla.
Es fascinante que los escarabajos puedan metabolizar de manera segura esos químicos tóxicos, dijo Attygalle. En estudios futuros, espera seguir la cadena de suministro de químicos de los escarabajos más arriba, para aprender cómo los precursores se biosintetizan a partir de sustancias disponibles de forma natural.
Los hallazgos del equipo también muestran que los explosivos de los escarabajos dependen de las vías químicas que se encuentran en muchos otros bichos espeluznantes. Otros animales como los milpiés también usan benzoquinonas para desalentar a los depredadores, aunque carecen de la capacidad del bombardero para detonar sus defensas químicas. Evolutivamente distante.criaturas como las arañas y los milpiés también usan estrategias similares, lo que sugiere que múltiples organismos han desarrollado formas independientes de biosintetizar los químicos.
Eso es un recordatorio de que el escarabajo bombardero, aunque notable, es parte de un tapiz evolutivo rico y completamente natural, dijo Attygalle. "Al estudiar las similitudes y diferencias entre la química de los escarabajos, podemos ver más claramente cómo encajan ellos y otras especiesjuntos en el árbol evolutivo ", explicó." Los escarabajos son increíblemente diversos, y todos tienen increíbles historias químicas que contar ".
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología Stevens . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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