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Science:揭示投弹手甲虫制造毒性脉冲喷雾的内幕

Science:揭示投弹手甲虫制造毒性脉冲喷雾的内幕

一项新的研究报告称,投弹手甲虫向其掠食者喷出的独特热毒素喷雾是这种甲虫防御腺体特别的膨胀和收缩过程的产物。

更好地理解这些腺体如何产生(及挺过)快速重复的爆发可为内燃机燃料喷射器等技术的改善铺平道路。投弹手甲虫会有规律地射出致命喷雾来保护自己。这种喷雾是由一种发生在甲虫体内特别的两腔室腺体内的强力化学反应制造、加热和驱动的。尽管这一过程的一些细节已为人所知,但这种甲虫如何能在恰当的时间精确地组合各种化学物质,并以规则间隔的喷雾进行释放则仍然是一个谜——其中部分原因是因为以往的研究仅仅依靠外部的观察。

Eric Arndt等人用同步辐射X射线成像得到了活甲虫腺体内化学性爆发的视频记录。将这些数据与甲虫解剖的深度观察相结合,他们发现,这些有毒喷雾脉冲是由一种高度灵活的膨胀膜的膨胀和收缩控制的。

作者们说,喷雾的喷出是在该膜因为爆破压而向外用力时产生的。这一过程关闭了进入合成毒素的反应室阀门,切断了液体反应物的流动。然而,一旦释放了喷雾,反应室中的压力就会下降,从而让阀门重新打开,使得新鲜液体反应剂能够进入反应室。这个防御喷雾的离散性脉冲(而非持续性喷射)系统有别于投弹手甲虫亲缘甲虫的喷射系统。

原文检索:Mechanistic origins of bombardier beetle (Brachinini) explosion-induced defensive spray pulsation

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