Carabidae: Loài bọ tí hon có thể thả ra những quả bom nhiệt lên tới gần 100 độ C

Chúng là loài bọ Carabidae, hay còn có tên là bọ cánh cứng thả bom, một số nơi còn gọi chúng là sâu rắm, là loài bọ cánh cứng đất trong các tông Brachinini, bao gồm hơn 500 loài. Loài côn trùng này có cơ chế phòng vệ khá đặc biệt, khi bị quấy rầy, chúng sẽ phóng chất độc lỏng từ đầu bụng ra với một tiếng xịt.

Bọ cánh cứng thả bom là loài bọ cánh cứng đất (Carabidae) trong các tông Brachinini, Paussini, Ozaenini, hoặc Metriini - hơn 500 loài - đáng chú ý nhất đối với cơ chế phòng vệ mang lại cho chúng tên gọi: khi bị quấy rầy, chúng phóng chất độc lỏng từ đầu bụng ra với một tiếng xịt. Việc phun chất độc được tạo ra từ phản ứng giữa hai hợp chất hóa học, hydroquinone và hydrogen peroxit, được lưu trữ trong hai hồ chứa trong bụng của chúng. Khi dung dịch nước hydroquinone và hydrogen peroxide đạt tới tiền đình, các chất xúc tác tạo ra sự phân hủy hydrogen peroxide và quá trình oxy hóa hydroquinone.

Bản chất cơ chế phòng vệ này của chúng chính là việc xì hơi, nhưng chất lỏng được phỏng ra có thể đạt tới nhiệt độ đáng kinh ngạc - nhiệt độ sẽ đạt mức kinh ngạc 100 độ C.

Các nhà khoa học từ Đại học California, Berkeley và Viện Công nghệ Stevens đã tiến hành nghiên cứu cơ chế phòng vệ đặc biệt này của chúng. Để theo dõi nguyên lý hoạt động hóa học trong con sâu rắm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng đồng vị hidro deuterium cùng một hỗn hợp hóa chất tổng hợp đặc biệt, sau đó tiêm vào cơ thể con sâu rắm, hoặc trộn với thức ăn rồi cho chúng ăn liên tục trong vài ngày.

Nhiệt từ phản ứng này làm cho hỗn hợp gần điểm sôi của nước và tạo ra khí giúp đẩy chất lỏng. Thiệt hại gây ra có thể gây tử vong cho côn trùng bị tấn công. Một số loài bọ cánh cứng trong nhóm này có thể hướng tia chất lỏng bắn ra và phun trên một phạm vi rộng các hướng.

Sau đó, các nhà khoa học đặt những con bọ cánh cứng thả bom vào tủ đông, và trong môi trường lạnh, khó chịu như vậy, chúng đã liên tục cong người lên để thả bom. Nhưng với nhiệt độ thấp những chất mà chúng phóng ra không thể bốc hơi được và đọng lại trong ống dẫn. Sau đó các nhà khoa học tiến hành mổ chúng ra để lấy mẫu. Những mẫu này sau đó được gửi đến một máy đo khối phổ để tìm hiểu xem thành phần hóa chất ở trong những quả "bom hạt nhân" của loài côn trùng này bao gồm những gì.

Kết quả cho thấy có hai chất hóa học độc hại được gọi là benzoquinones trong cơ thể của sâu rắm, một là chất được chuyển hóa bởi hydroquinone đã được biết đến trước đó, chất còn lại là một loại chất độc lập hoàn toàn mới - tiền chất meta-Cresol - một độc tố có trong nhựa than đá. Các chất này có hại cho cơ thể con người, có thể gây ung thư, các bệnh di truyền, có thể gây hại cho mắt của động vật có xương sống và gây kích ứng mạnh cho hệ hô hấp.

Bọ cánh cứng thả bom sinh sống ở tất cả các lục địa ngoại trừ Nam Cực. Chúng thường sống trong rừng hoặc đồng cỏ ở các vùng ôn đới nhưng có thể tìm thấy trong các môi trường khác nếu có nơi ẩm ướt để đẻ trứng. Hầu hết các loài bọ cánh cứng bombardier là loài ăn thịt, bao gồm cả ấu trùng. Các loài bọ cánh cứng này thường đi săn côn trùng khác vào ban đêm, nhưng thường tụ tập với những loài khác trong khi không tìm kiếm thực phẩm.

Các nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra rằng có một "bể chứa" và một "buồng phản ứng" trong bụng của loài sâu rắm, trong đó các hợp chất hydroquinone và hydrogen peroxit được sản xuất bởi các tuyến bài tiết lưu trữ.

Khi con sâu rắm bị kích thích, các cơ xung quanh khoang chứa chất lỏng sẽ co lại, và 2 hợp chất trên được đưa vào khoang phản ứng, lúc này hydroquinone và hydrogen peroxit phản ứng mạnh dưới tác dụng của enzym xúc tác, giải phóng rất nhiều nhiệt (gần 100 độ C) có thể làm bay hơi 1/5 hỗn hợp. Nó biến thành khí nóng, và sau đó van của "buồng phản ứng" được mở, khí nóng và dung dịch nặng mùi phun ra ngoài và phát ra tiếng nổ, tung đòn chí mạng vào "kẻ thù".

Tổng lượng chất độc tích trữ trong cơ thể của sâu rắm có thể tung ra khoảng 20 đòn tấn công liên tiếp, đủ để khiến kẻ thù khiếp sợ. Vòi phun của một số loài sâu rắm Châu Phi thậm chí có thể xoay 270 độ, có thể tung đòn tấn công một cách cực kỳ chính xác.

Điều này đã khiến cho các nhà khoa học cảm thấy rất bất ngờ bởi một sinh vật nhỏ bé lại có thể sở hữu cơ chế phòng thủ "tối tân" không kém gì các loại vũ khí sinh học. Dựa vào cơ chế bảo vệ mạnh mẽ này, sâu rắm có thể liên tục điều chế vũ khí ngay cả sau khi bị kẻ thù nuốt chửng, điều đó khiến kẻ săn mồi buồn nôn, và cuối cùng phải nôn chúng ra ngoài.

Các nhà khoa học Nhật Bản đã từng làm một thí nghiệm, trong đó họ liên tục kích thích một số con sâu rắm, làm cạn kiệt vũ khí "sinh học" của chúng, sau đó đem chúng cho cóc ăn, kết quả là những con sâu rắm này không thể sống sót. Trong khi đó gần một nửa những con sâu rắm vẫn còn nguyên kho vũ khí bị cóc nhổ ra sau 12 phút, và hiển nhiên chúng vẫn còn sống.

Cơ chế bảo vệ phức tạp và độc đáo của sâu rắm đã được nghiên cứu cách đây rất lâu. Một số nhà sáng tạo coi khả năng phi thường này là bằng chứng về sự sáng tạo của tạo hóa vì chẳng ai có thể tưởng tượng được làm thế nào mà sâu rắm phát triển một chức năng phức tạp được như vậy.