放屁蟲放的屁近100℃,科學(xué)家搞清它強(qiáng)大火力背后的驚人機(jī)制了

很多人都玩過放屁蟲,不小心被它噴一下,你起碼幾個小時都不好了,那種味道,真的終身難忘;但也有不少地方將放屁蟲當(dāng)做美味佳肴,油炸后吃得滿嘴生香,爽歪歪。
但你知道放屁蟲放屁背后的機(jī)制嗎?特別是它們放屁時溫度會達(dá)到驚人的近100℃,它們是如何產(chǎn)生這種奇臭無比的炙熱氣體,并把它們釋放出來的呢?
來自美國加州大學(xué)伯克利分校和史蒂文斯理工學(xué)院的科學(xué)家們對此進(jìn)行了研究。為了追蹤放屁蟲體內(nèi)化學(xué)裝置的工作原理,研究人員使用氫的同位素氘對專門合成的化學(xué)混合物進(jìn)行標(biāo)記,然后將其注入放屁蟲的體內(nèi),或者摻在食物里,在幾天內(nèi)連續(xù)飼喂給放屁蟲。

然后科學(xué)家們把放屁蟲放進(jìn)冰柜里,在令蟲蟲極度不爽的環(huán)境中,不斷拉扯它們的后腿,直到它們開始冒火,屁股一撅就開噴;或者對它們做手術(shù),用頭發(fā)把它們體內(nèi)一些關(guān)鍵的管道結(jié)扎起來,然后對化合物進(jìn)行取樣。之后這些樣本被送去用質(zhì)譜儀檢測,看哪些化學(xué)物質(zhì)被摻入了放屁蟲的“核”武器里。
結(jié)果表明,放屁蟲體內(nèi)有兩種被稱為苯醌的有毒類化學(xué)物質(zhì),一種是此前就已知道的由對苯二酚代謝而來的物質(zhì),另一種則是新發(fā)現(xiàn)的完全獨(dú)立的前體:間甲酚——一種在煤焦油中發(fā)現(xiàn)的毒素。這些都是對人體有害的物質(zhì),可能導(dǎo)致癌癥或遺傳疾病,可以傷害脊椎動物的眼睛,對呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激。

此前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn),放屁蟲的腹部有一個儲液室和一個反應(yīng)室,由腺體生成的化合物過氧化氫和對苯二酚水溶液就儲存在里面。當(dāng)放屁蟲受到刺激,儲液室周圍肌肉收縮,把這些水溶液送入反應(yīng)室,在催化酶的作用下發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng),釋放出大量熱量,溫度接近100℃,可以把五分之一的混合物蒸發(fā)成炙熱的氣體,然后閥門打開,又熱又臭的氣體猛地噴出,并發(fā)出爆炸的聲音,向“敵人”發(fā)起致命攻擊。
放屁蟲體內(nèi)存儲的有毒物質(zhì)大約可連續(xù)發(fā)起20次攻擊,簡直就是綿綿不絕,足以令敵人聞風(fēng)喪膽。一些非洲放屁蟲的噴口甚至可以旋轉(zhuǎn)270度,以精準(zhǔn)地發(fā)起攻擊,不知道美軍F35戰(zhàn)斗機(jī)噴口的靈感是不是就來自于此,真這樣的話,放屁蟲可是立了大功。

最令人難以置信的是,放屁蟲依靠這種強(qiáng)大的防御機(jī)制,竟然能在被獵食者吞下后,連續(xù)施放“核”武器,令獵食者惡心反胃,最后不得不把它們吐出來。日本科學(xué)家曾經(jīng)做過一個實驗,反復(fù)刺激一些放屁蟲,把它們的“核”武器消耗殆盡,然后和一些“核”武庫充足的放屁蟲一起,喂給蟾蜍吃。結(jié)果那些被科學(xué)家騷擾消耗完“核”武庫的放屁蟲全軍覆沒,沒有一只生還;而近一半“核”武庫充足的放屁蟲,分別在12到107分鐘后被蟾蜍吐出來,而且都活得上好,經(jīng)受住了最致命的考驗。
放屁蟲這種獨(dú)特的復(fù)雜防御機(jī)制很久以前就被研究過,一些神創(chuàng)論者把這種非凡的本領(lǐng)視作是上帝造物的證據(jù),因為強(qiáng)烈的放熱反應(yīng),加熱至沸騰的液體,還有爆炸性的釋放,放屁蟲是怎么想到并進(jìn)化出如此復(fù)雜而又環(huán)環(huán)相扣的功能的呢?
世界很奇妙,生命現(xiàn)象更是奇妙,只有我們想不到的,沒有生命進(jìn)化做不到的,隨著科學(xué)研究的不斷深入,未來我們還可能看到更多更復(fù)雜更奇特的生命現(xiàn)象。
這項研究發(fā)表在6月16日發(fā)表在《自然科學(xué)》雜志上。
參考:
The Science of Nature:Biosynthetic origin of benzoquinones in the explosive discharge of the bombardier beetle Brachinus elongatulus
徐德文5分鐘科學(xué)頻道公眾號:xudewen028,最新、最前沿、最有趣!