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| Brachinus crepitans. Foto de Udo Schmidt |
Para muchos organismos los
venenos son un medio eficaz para evitar servir de merienda a los carnívoros.
Sin embargo, fabricar
venenos puede resultar costoso. Dependiendo de los compuestos involucrados,
la síntesis de veneno puede requerir muchos nutrientes que podrían emplearse en
otras funciones vitales. Por eso, algunos animales se han especializado en otro
tipo de defensas.
Brachinus crepitans, conocido como escarabajo bombardero, domina una defensa química única. Se encuentra principalmente en Europa, especialmente en regiones cálidas y secas del sur, donde habita en zonas pedregosas, suelos arenosos y márgenes de caminos. Su cuerpo alargado, con cabeza y tórax de color rojizo, y élitros (alas endurecidas) azul oscuro o negro metálico, mide menos de un cm de largo. Es un depredador nocturno que se alimenta de otros insectos y larvas, lo que le convierte en un organismo beneficioso en el control biológico de plagas.
Un mecanismo de defensa
característico
Cuando se siente amenazado, B. crepitans expulsa desde su abdomen una mezcla química caliente y gaseosa que, al reaccionar violentamente en una cámara interna, genera una pequeña explosión audible.
La reacción química se controla
con precisión para evitar autodañarse. El escarabajo almacena dos sustancias
químicas por separado en su abdomen: peróxido de hidrógeno (H₂O₂), es decir,
agua oxigenada, e hidroquinonas. Esas sustancias se mantienen aisladas en dos
compartimentos diferentes del abdomen para evitar que reaccionen
prematuramente.
Al activarse la defensa cuando se
siente amenazado las sustancias se liberan en una cámara de reacción interna
del escarabajo. En esa cámara, cuyas paredes son resistentes al calor, se
liberan dos enzimas catalizadoras (peroxidasa y catalasa) que catalizan sendas
reacciones altamente exotérmicas (liberan calor) entre el peróxido y las
hidroquinonas.
En la reacción química principal,
catalizada por la enzima catalasa, en la que se alcanzan temperaturas cercanas
a los 100 °C, el peróxido de hidrógeno se descompone en agua (H₂O) y oxígeno
(O₂) de forma explosiva, porque se libera energía en forma de calor (reacción
exotérmica):
2H₂O₂ (ac) → 2H₂O (l)
+ O₂ (g) + calor
En una reacción paralela en presencia de hidroquinona [C₆H₄(OH)₂],
ocurre una oxidación:
C₆H₄(OH)₂ + O₂ →
C₆H₄O₂ + H₂O
Gracias a la cual la hidroquinona
se oxida a p-benzoquinona (C₆H₄O₂), un compuesto tóxico e irritante. Esta
reacción también es exotérmica, lo que contribuye al calentamiento del chorro
expulsado.
El resultado de ambas reacciones es
una explosión controlada que genera una pequeña descarga audible (de ahí el
nombre crepitans) en forma de chorro pulsante de vapor caliente y
quinonas por el extremo del abdomen. El chorro, que se libera en pulsos (de hasta
500 por segundo) lo que evita que el propio escarabajo se queme, puede ser
dirigido con precisión hacia el depredador, lo que le sirve como defensa contra
depredadores como ranas, arañas y aves, porque las quinonas son tóxicas e
irritantes para piel, ojos y mucosas de otros animales.
Este mecanismo, preciso y repetible, ha sido estudiado como modelo de combustión controlada en ingeniería y para materiales que resisten altas temperaturas, que ha inspirado investigaciones para reencender turbinas de gas en aeronaves a temperaturas de hasta –50 °C. Su sistema de válvulas y cámaras internas es objeto de estudio en ingeniería química y biomimética avanzada.
