Denník N

Výbušní dôchodcovia a iný explozívny hmyz

Tím českých a belgických entomológov sa preslávil takmer zo dňa na deň. S novým objavom sa im dokonca podarilo preraziť do časopisu Science, čo je niečo podobné, ako keď športovec vyhrá olympiádu.

Objav bol v podstate náhodný. Počas terénneho výskumu juhoamerických termitov si českí a belgickí entomológovia s prekvapením všimli na rozhraní hrude a bruška termitích robotníkov druhu Neocapritermes taracua akési modré štruktúry (obrázok nižšie). Šokujúce bolo, že na mechanické podráždenie reagovali robotníci samovražedným „výbuchom“. Výskum, ktorý neskôr nasledoval, ukázal, že sa jedná o dovtedy nevídanú defenzívnu reakciu tejto termitej kasty, ktorú využívajú na obranu pred mravcami, pre ktoré sú vítanou potravou a takisto pred konkurenciou príbuzných druhov. Obranná reakcia je jedinečná v tom, že doteraz nie je známy žiaden hmyz, ktorý by si tesne pred smrťou dokázal takmer na kolene tak rýchlo zbúchať špeciálnu, prudko jedovatú látku.
Na prvý pohľad altruistická vlastnosť robotníckej triedy má jednoduché vysvetlenie. Podobne ako mravce alebo včely, aj termity sú výrazne sociálne tvory, ktoré museli počas evolúcie akosi zabudnúť na individualitu. Na prvom mieste je kolónia a nie jedinec, čiže taký prístup, ktorí viacerí poznáme z čias socializmu. Nie je to však dôsledok akejsi formy vedomia vyšších morálnych princípov a kódexov, akoby sa mohlo zdať, ich obetavosť súvisí s tým, že všetci členovia kolónie sú vlastne súrodenci. A tak každý jedinec chráni vlastne pokrytecky sám seba. V jednote je sila, kričí každý termit.

Vojak a robotníci termita druhu Neocapritermes taracua. Dve modrasté škvrny v prednej časti bruška dvoch robotníkov obsahujú kryštály, ktoré sú súčasťou ich samovražednej zbrane. Foto: R. Hanus

Užitoční dôchodcovia

Nie každý jedinec má tú česť sa stať kamikadze. Záleží totiž na jeho veku a čo nosí na chrbte. Lopotná vedecká práca českých a belgických odborníkov ukázala, že počas starnutia sa robotníkom v akýchsi batôžkoch na rozhraní hrude a bruška začne ukladať obranný sekrét vo forme modrých kryštálikov, ktoré tvorí zatiaľ bližšie neidentifikovaná bielkovina obsahujúca meď. S vekom sa tieto kryštály zväčšujú a zároveň sa v okolí ústnych žliaz v špecifických útvaroch ukladá druhá zložka obrannej chemikálie. Keď bojujúci termit vybuchne, v kvapke vytlačenej krvi (hemolymfy) sa modré kryštály rozpustia, zreagujú s látkami z okolia ústnych žliaz, takže vznikne lepkavý jedovatý koktail. Čím viac kryštálov má konkrétny jedinec k dispozícii, tým je koktail pre protivníka nebezpečnejší. Inými slovami: starí robotníci sú z pohľadu kolónie najúčinnejšími výbušninami. Prečo toľké obete? Ponúka sa jedna pomerne presvedčivá odpoveď: tento druh termitov vyriešil počas evolúcie svojským spôsobom problém, s ktorým sa stretáva každý sociálny hmyz, a to, kam so starými a slabými jedincami. Z nášho pohľadu nehumánne, z pohľadu termita nesmierne praktické. Sebaobetovanie termitích robotníkov nie je ojedinelé. Pri iných druhoch však nie je také vymakané, pričom pôsobí navyše dosť nedôstojne, pretože muníciu predstavujú exkrementy, niekedy aj časti vnútorností, ktorými zomierajúci neborák potriesňuje svoje okolie.

V kolóniách termitov sa vyvinula špecializovaná kasta vojakov. Tá však ani u tohto druhu nevybuchuje. Pravdepodobne preto, že je určená len pre boj, a tak sa počas života neopotrebováva prácou, vhodnou iba ak pre plebejcov. Ale ani robotníci si nemôžu dovoliť len tak podaromnici vybuchovať. Najprv sa musia snažiť zbaviť nepriateľa konvenčnými taktikami – útokom alebo útekom. Iba keď sú v skutočne bezvýchodiskovej situácii, môžu si v pokoji konečne len tak vybuchnúť.

Chrobák strelček

Chrobák menom strelček (Brachinus), ktorý žije aj na Slovensku,  je tak trochu aj detská celebrita. Niekto možno zaloví v pamäti a spomenie si na chrobáka z jedného príbehu o Kremienkovi a Chocholúšikovi, ktorý chcel strieľať z kanóna, ale roztrhol sa mu povrázok od rozbušky. Škriatkovia mu povrázok pomohli zviazať a on ich potom pomocou kanóna zbavil zlého škriatka Kazbundu, ktorý im chcel zhodiť komín.

Strelček vo svojej menej atraktívnej, nerozprávkovej podobe. Foto: S. V. Kolov

Hoci je strelček sám dravcom, potrebuje aj on obranný mechanizmus, ktorým by sa bránil pred predátormi. Tento chrobák má na konci tela skutočné delo. V špeciálnej zásobnej komôrke na konci bruška uskladňuje výbušné chemikálie (koncentrovaný peroxid vodíka a hydrochinóny). Ak potrebuje strieľať na nepriateľa, presunie chemikálie pomocou svalov do reakčnej komôrky, kde sa nachádzajú špeciálne enzýmy. Tu prebehne prudká reakcia, pri ktorej vzniká také teplo, že sa pätina obsahu komôrky vyparí. Tým vznikne pretlak a chrobák potom s veľkou presnosťou zamieri bruško na cieľ a vystrekuje horúcu tekutinu s frekvenciou 500 dávok za sekundu. Tieto minivýbuchy dobre počuje aj ľudské ucho.

Na svete existuje vyše 500 druhov chrobákov z viac-menej podobným princípom obrannej streľby (pozri video nižšie). Chrobáky brániace sa pomocou výbušných zmesí inšpirovali vedcov a leteckých konštruktérov na Leedskej univerzite vo Veľkej Británii. Študovali proces vstrekovania jednotlivých chemikálií do reakčnej komôrky strelčekov a priebeh jednotlivých za sebou rýchlo nasledujúcich pulzov. Výsledky, ktoré získali, by mohli pomôcť pri konštrukcii efektívnejšej spaľovacej turbíny pre letecké využitie. Zvýšila by sa tak aj bezpečnosť lietania, pretože tak bude možné zostrojiť motory, ktoré by sa dali po náhlom a náhodnom výpadku opäť hravo naštartovať.

Tomáš Čejka
Botanický ústav CBRB SAV

Použitá literatúra

  • Bourguignon T, Šobotník J, Brabcová J, Sillam-Dussès D, Buček A, Krasulová J & Vogel H (2016) Molecular mechanism of the two-component suicidal weapon of Neocapritermes taracua old workers. Molecular biology and evolution, 33(3), 809-819.
  • Šobotník J, Bourguignon T, Hanus R, Demianová Z, Pytelková J, Mareš M & Roisin Y (2012) Explosive backpacks in old termite workers. Science, 337(6093), 436-436.
  • Šobotník J, Kutalová K, Vytisková B, Roisin Y & Bourguignon T (2014) Age-dependent changes in ultrastructure of the defensive glands of Neocapritermes taracua workers (Isoptera, Termitidae). Arthropod structure & development, 43(3), 205-210.

Teraz najčítanejšie

Zápisník prírodovedca

Tento blog slúži na popularizáciu prírodných vied, najmä botaniky a zoológie. Založili ho pracovníci Botanického ústavu Centra biológie rastlín a biodiverzity Slovenskej akadémie vied.