Жуки-бомбардиры обладают двумя симметрично расположенными железами внутренней секреции, каждая из которых через длинный канал выделяет в собственный резервуар смесь гидрохинонов и перекиси водорода. При угрозе их содержимое поступает в специальные камеры, где под действием ферментов из перекиси водорода образуется атомарный кислород, который окисляет гидрохиноны до хинонов, которые при попадании на кожу или слизистую вызывают раздражение, а при проникновении в организм — анемию.
Химическая реакция сопровождается выделением тепла, нагревая смесь до 100 °C. Жуки «выстреливают» ей со скоростью 10 м/с. В лабораторных условиях после недельного покоя жуки способны сделать до 30 выстрелов.
Как оказалось, жуки используют этот механизм не только для защиты от нападения, но и чтобы выбраться из желудка проглотившей их жабы.
Они буквально заливают желудок жабы токсичной жидкостью, пока ту не стошнит.
Так 43% жуков удается выбраться из желудка жабы живыми. О механизме побега жука рассказали японские исследователи в журнале Biology Letters.
Ранее ученые наблюдали случаи, когда добыче удавалось выбраться из желудка хищника или даже выжить после прохождения через пищеварительную систему. Однако целый вид, использующий единую стратегию, исследователи обнаружили впервые.
Изучая защитные механизмы жуков-бомбардиров, исследователи из университета Кобе скормили жука жабе. Через 44 минуты жабу стошнило, а жук, к удивлению ученых, не пострадал.
Заинтересовавшись произошедшим, ученые решили проверить, поспособствовало ли этому умение жука разбрызгивать токсичное вещество. Для эксперимента они использовали два вида жаб, B. japonicus и B. torrenticola, и скормили им 74 жука-бомбардира. Половину жуков исследователи перед экспериментом заставили избавиться от накопившейся в железах жидкости.
Среди «обезоруженных» жуков выжили лишь трое, в то время как во второй группе выбраться смогли 16 жуков.
Наибольшей выживаемостью обладали более крупные жуки, очевидно, способные выплеснуть больше ядовитого секрета. Также шансы на выживание повышались, если сама жаба была маленького размера. В некоторых случаях время, затрачиваемое на побег, занимало до 107 минут, но 35% жуков выбрались уже в первые 12 минут.
«Все 16 жуков, которыми вырвало жаб, остались живы и активны. 15 из них прожили как минимум две недели», — отмечают исследователи. Один жук прожил 18 месяцев — вероятно, дольше, чем жаба, которая пыталась его съесть, шутят ученые.
Выброс секрета у жуков-бомбардиров сопровождается характерным взрывным звуком. Исследователи уверяют, что после того, как жаба проглатывала жука, доносящиеся из ее желудка хлопки были различимы.
«Хлопок был слышен внутри каждой жабы, что говорит о том, что жук выбрасывал жидкость после проглатывания»,
— говорится в исследовании. Жабы в результате эксперимента не пострадали.
Также ученые установили, что из 14 разных видов жуков бомбардиры с наибольшей вероятностью выживут спустя 20 минут после проглатывания. Авторы работы считают, что у бомбардиров выработалась устойчивость к желудочному соку.
«Сильные кислоты в желудочном соке хищника способны убить добычу еще до того, как той удастся выбраться. Это говорит о том, что жуки-бомбардиры, возможно, развили способность выживать в пищеварительной системе жаб», — отмечают авторы работы.
Среди других животных, способных выбраться из желудка хищника — улитки, которых проглатывают птицы, мидии, которых ловят актинии, нематоды, которыми питаются слизни. Также желтобрюхие тритоны способны выделять токсины, которые быстро убивают жаб, пытающихся их съесть.
В 2015 году исследователи предположили, что похожие на жуков-бомбардиров формы жизни могли бы обитать, например, на Марсе или спутнике Сатурна Титане.
По мнению авторов работы, на планете типа Марса организм, подобный жуку-бомбардиру, смог бы также выделять перекись водорода, чтобы поднять себя в воздух на 300 метров.
При этом организмам на Марсе необходимо решать сразу несколько сложных задач. Во-первых, им необходимо суметь добывать воду в условиях пустыни, похожей на чилийскую Атакаму, но с более сухим и холодным климатом. Исследователи уверены, что организмы смогли бы добывать не чистую воду, но смесь воды с перекисью водорода, которая также выполняла бы роль клеточного вещества. При этом перекись водорода является природным аналогом «незамерзайки», с помощью которой эти же организмы смогли бы переживать суровые марсианские зимы. Кроме того, перекись водорода обладает гигроскопичностью — способностью поглощать водяные пары из воздуха, что также поможет организму выжить.
Исследователи предположили, что в условиях Марса растениеподобные организмы в течение дневного времени могут фотосинтезировать перекись водорода. А в течение ночи, когда атмосфера Марса более влажная, они могут использовать перекись для добычи воды.
Подобные организмы ученые сравнивают с общинами микробов, живущими в чилийской Атакаме и использующими соляной раствор для добычи влаги. Такие организмы могли бы являться пищей для подобных жуку-бомбардиру существ, полагают ученые. При этом передвигаться по планете местные жуки-бомбардиры будут за счет реактивного ускорения, обеспечиваемого перекисью водорода.
Впрочем, авторы не настаивают на истинности своих предположений и подчеркивают, что работа носит скорее спекулятивный характер.