Coleottero bombardiere: ecco la chimica dietro la sua straordinaria potenza di fuoco

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11 mesi fa

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Se mi mangi sparo una bomba tossica e bollente così mi sputi: la tecnica del coleottero bombardiere per sfuggire ai predatori è una meraviglia della natura e ora gli scienziati hanno scoperto qualcosa di più del complesso cocktail di sostanze chimiche emesse dall’insetto spaventato.

I coleotteri bombardieri, un insieme di oltre 500 specie diffuse in tutti i continenti tranne l’Antartide, sono, dal punto di vista chimico, tra le creature più instabili e incredibili del pianeta.

Se spaventati mischiano due sostanze chimiche conservate nella parte posteriore dell’addome, perossido di idrogeno e idrochinone, fino a produrre un liquido tossico che raggiunge i 100 °C di temperatura ed esplode dal loro didietro con un botto fragoroso.

Con questo spray bollente riescono ad allontanare gran parte dei predatori e addirittura a essere vomitati vivi se ingeriti da un rospo come si vede nel video sottostante.

 

 

L’esplosivo scoppio ad alta pressione di sostanze chimiche nocive non danneggia lo scarabeo, ma colora e irrita la pelle umana e può uccidere completamente i piccoli nemici.

Ora i ricercatori dello Stevens Institute of Technology di Hoboken, nel New Jersey, mostrano come il coleottero bombardiere crei i suoi esplosivi mortali e, nel processo, scoprono come l’evoluzione abbia dato origine alla straordinaria potenza di fuoco dello scarabeo.

Spieghiamo per la prima volta come questi incredibili coleotteri biosintetizzano i prodotti chimici per creare carburante per le loro esplosioni

ha dichiarato Athula Attygalle, professore e ricercatore e autore principale del lavoro, che appare oggi nel numero di luglio 2020 di Science of Nature .

È una storia affascinante che nessuno è stato in grado di raccontare prima.

Per tracciare il funzionamento del set di chimica interna del coleottero bombardiere, Attygalle e colleghi dell’Università della California, Berkeley hanno usato il deuterio, un raro isotopo di idrogeno, per etichettare miscele chimiche appositamente sintetizzate. Il team guidato da Kipling Will ha quindi iniettato i prodotti chimici marcati con deuterio nei fluidi interni degli scarabei, oppure li ha mescolati con cibo per cani e li ha nutriti con gli scarabei per diversi giorni.

La squadra di Attygalle ha sedato gli insetti facendoli cadere nel congelatore, quindi li ha tirati delicatamente sulle gambe, infastidendo gli insetti assonnati fino a quando non hanno lanciato i loro spray difensivi su carte da filtro accuratamente posizionate. Il team ha anche analizzato alcuni coleotteri, usando i capelli umani per legare i piccoli condotti che collegano i loro serbatoi chimici e le camere di reazione e campionando i prodotti chimici grezzi utilizzati per generare esplosioni.

Usando spettrometri di massa, Attygalle ha controllato i campioni inviati a Stevens per i prodotti etichettati con deuterio, permettendogli di capire esattamente quali sostanze chimiche gli scarafaggi avevano incorporato nei loro kit di fabbricazione di bombe.

Le persone hanno speculato su questo per almeno 50 anni, ma alla fine abbiamo una risposta chiara

ha detto Attygalle che conclude

abbiamo scoperto che la biochimica degli scarabei è ancora più intricata di quanto avessimo pensato.

In precedenza, i ricercatori avevano ipotizzato che due sostanze chimiche tossiche simili al benzene, chiamate benzochinoni presenti nello spray degli scarabei, fossero metabolizzate dall’idrochinone, una sostanza chimica tossica che nell’uomo può provocare il cancro o danni genetici.

Il team di Stevens ha dimostrato che in realtà solo uno dei benzochinoni dello scarabeo derivava dall’idrochinone, mentre l’altro proviene da un precursore completamente separato: il m-cresolo, una tossina trovata nel catrame di carbone.

È affascinante che gli scarabei possano metabolizzare in modo sicuro tali sostanze chimiche tossiche. In studi futuri, gli autori sperano di seguire la catena di approvvigionamento chimica degli scarabei più a monte, per imparare come riescano a biosintetizzare questi composti da sostanze naturalmente disponibili.

I risultati del team mostrano anche che gli esplosivi degli scarafaggi si basano su percorsi chimici trovati in molti altri insetti anche distanti dal punto di vista evolutivo. Per esempio pure i ragni e i millepiedi usano i benzochinoni per scoraggiare i predatori, anche se non hanno la capacità del bombardiere di detonare le proprie difese chimiche.

Questo suggerisce che molteplici organismi hanno sviluppato in modo indipendente tecniche per biosintetizzare sostanze chimiche.