El escarabajo bombardero, el insecto que explota al contacto

El mundo animal es tan diverso que ni siquiera las ciencias exactas pueden explicar a algunos organismos por lo extraños que son. Este grupo grupo de "extravagantes" animales, incluye a aquellos capaces de expulsar sustancias de su cuerpo, a menudo como una reacción de defensa. Seguramente en televisión has conocido lagartos que disparan sangre, peces que escupen agua, serpientes que inyectan veneno e incluso ranas ponzoñosas, pero...

 ¿Habías oído hablar de un insecto que pueda expulsar ácido de su abdomen?

Nosotros encontramos un caso especial, un pequeño insecto con una cualidad fuera de lo común: el escarabajo bombardero. Este pequeño insecto, o más bien dicho, este grupo de insectos como veremos más adelante, poseen una habilidad impresionante para algunos y mortal para otros: la capacidad de disparar ácido para defenderse, lo suficientemente letal como para asustar a sus depredadores e incluso salvarse de una muerte segura. Lo que buscamos es presentar este escarabajo a los curiosos y a los amantes de los insectos, destacando su peculiar cualidad. 

El escarabajo bombardero es un insecto que posee un impresionante instinto de supervivencia gracias a su mecanismo de defensa el cual por medio de una enzima (acelerador de reacciones químicas) llamada “catalasa” descompone el peróxido de hidrógeno comúnmente conocido como agua oxigenada y el oxígeno convirtiéndolo en gas liberándolo en forma de vapor, es decir agua y los otros compuestos químicos, en base a esto surgen nuestras incógnitas las cuales tratamos de aclarar: ¿En qué situaciones expulsan gas ardiente? ¿Cómo se lleva a cabo su mecanismo de expulsión? ¿Quiénes son sus depredadores? ¿Cuál es su dieta? y si ¿Tienen algún uso ecológico?, para resolverlas tenemos como objetivo describir al escarabajo bombardero e identificar si tienen algún depredador o si depreda potencialmente a alguna especie, además de explicar el mecanismo de expulsión de su característico ácido que utiliza como defensa contra depredadores.

Los escarabajos carábidos (Coleoptera: Carabidae)

Comencemos por conocer que estos escarabajos constituyen una importante porción de la diversidad de la fauna del suelo. La familia Carabidae pertenece al orden Coleoptera, suborden Adephaga. Los especímenes de esta familia son comúnmente llamados “escarabajos bombarderos” por el famoso comportamiento de las especies de la subfamilia Brachininae (Figura 1), se sabe que ocupan una gran cantidad de microhábitats que es la parte más pequeña de un ecosistema en la mayoría de las zonas de vida como son las riberas de ríos, costas marinas, en hojas secas caídas de árboles y plantas, zonas cultivadas y ganaderas, también habitan bajo rocas, en cuevas, en la parte superior de los árboles de los bosques, entre otros.

En estudios realizados con carábidos, se ha resaltado su importancia principalmente en el contexto agrícola, como controladores naturales de plagas; ya que la mayoría de estas especies son carnívoros pues a menudo se alimentan de otros insectos como pequeños invertebrados y gusanos de tierra.

Sin embargo, algunas especies tienen adaptaciones para el consumo de semillas y muchas otras pueden ser polifágicas es decir que se alimentan en exceso. Dentro de la diversidad, los carábidos son reconocidos como bioindicadores debido a que ayudan a conocer la calidad del entorno en que se encuentran.

Figura 1. Escarabajo bombardero (Brachininae) (c) Videos virales

La batalla química de los insectos

Los escarabajos bombarderos son del género Brachinus, lo que significa que son de alas cortas, la punta del abdomen de los bombarderos es más grande que las propias alas y por lo tanto es libre para girar el abdomen en todas las direcciones lo que se traduce en un sistema de defensa de 360° grados. “Se puede comprobar que el escarabajo aprovecha al máximo esta característica ya que usa la punta del abdomen como un nido de ametralladoras”. (Eisner, 2008).

Tiene dos glándulas defensivas que se abren muy juntas en la punta del abdomen y disparan o rocían con una fuerza en forma de chorro (Figura 2). Los bombarderos nunca disparan en forma preventiva, sólo cuando son tocados directamente y siempre en forma de defensa para poder huir de sus depredadores.

 Figura 2. Abdomen ametralladora.
Microfotografía que muestra la el abdomen de un bombardero, donde se puede apeciar la boquilla de pulverización y las papilas por donde eyecta el gas (flechas blancas), así como las aberturas en los lados opuestos (flechas negras). Créditos de la imagen: (c) Armitage (2004).

Estos escarabajos pueden rociar a sus depredadores más de 20 veces antes de agotar sus reservas de secreciones. Si se enfrentan a un depredador y el bombardero tiene sus glándulas vacías no podría hacerles frente y moriría sin poder defenderse.

Figura 3. Escarabajo bombardero activando su mecanismo. Imagen: (c) Tomás Eisner

 El atomizador defensivo

Su mecanismo de expulsión se activa cuando están alterados liberando así un chorro defensivo en contra de sus depredadores tales como las hormigas, ranas, arañas y sapos (Figura 4). Algunos científicos como Dean y colaboradores en un estudio realizado en 1990 reportaron que los bombarderos pueden descargar este chorro en un tiempo de 90 milisegundos cuando son provocados y a una velocidad de liberacion de entre 325 y 1950 cm por segundo. 

Figura 4. Sapo depredando al escarabajo bombardero. Imagen: (c) National Geographic.

Video: Escarabajo bombardero utilizando su sistema de defensa para evitar ser digerido por su depredar el sapo.

Este fluido que liberan proviene de dos glándulas grandes que tienen en el abdomen, estas glándulas se abren gracias a que el escarabajo ejerce una pequeña fuerza sobre estas, permitiendo que el fluido de ambas glándulas se junte en la punta del abdomen provocando que reaccionen, así utiliza su abdomen para apuntar su fluido en diferentes direcciones, el chorro que es liberado pareciera ser como una nube de gas que va acompañada de pequeños estallidos. Este gas expulsado, no es almacenado como una sola sustancia, sino que, este gas se produce a la hora de ser expulsado de manera explosiva, por la reacción química de las hidroquinonas y el peróxido de hidrógeno, donde cada sustancia es almacenada en una glándula diferente. Los científicos han descubierto que este gas se libera con una temperatura de 100°C, la cual varía de acuerdo a los compuestos que almacenan estos insectos en sus reservorios. Si quieres saber más a detalle como funciona este mecanismo, dale un vistazo a las Figuras 5 y 6.

Figura 5.  Glándulas del escarabajo bombardero. Tomada de James et al., (2013), original de Aneshansley. La presión sobre el depósito o reservorio fuerza a los reactivos a entrar en la cámara de combustión o vestíbulo donde reaccionan con ayuda de un catalizador y son expulsados dela cámara. Las válvulas de entrada y de salida son controladas por la presión en la cámara.

.

Figura 6. Mecanismo mediante el cual se da la pulsación del gas en Brachinus.
 Tomado y traducido de Arndt et al., (2015). Imágenes presentadas en plano sagital. 
(A) La musculatura de la cámara de reserva (RSC) se contrae durante la duracion de la pulverización para aplicar presion continua a la solución de reactivo abriendo la válvula de la intercámara (ICV) y forzando a que una gota de reactivo entre en la cámara de reacción (RXC) (B). Esta gota explota al entrar en contacto con las enzimas de la cámara de reacción (C), produciendo vapor a alta presión que impulsa un pulso de pulverización hacia el canal de salida. La sobrepresión de explosión desplaza la membrana de expansión (EM) y cierra la válvula de la intercámara, interrumpiendo así el flujo de reactivos. Después de la explosión, la presión en la cámara de reacción disminuye, la membrana de expansión se relaja, la válvula se vuelve a abrir y una gota de reactivo entra, comenzando así un nuevo  ciclo de pulso (D). Eventualmente, el reservorio y la los músculos de la válvula se relajan, ocasionando que se deje de expulsar gas. La membrana dorsal del canal de la cámara de salida se relaja y colapsa en su canal ventral, y alguna cantidad de vapor generalmente permanece en la cámara de reacción, como una bolsa rodeada de numerosas burbujas (E).

Ahora que tenemos una idea de cómo funciona el escarabajo bombardero, solo nos queda una duda ¿Cómo logró adaptar ese mecanismo con el paso del tiempo? Si bien hasta el día de hoy los científicos siguen investigando como este insecto pudo desarrollar este mecanismo de defensa tan poderoso sin verse afectados debido a la potencia de su gas, esta interrogante será resuelta a futuro por especialistas en el campo, pero de momento solo nos queda esperar por ello hasta el día en que se resuelva.

Esperamos que este artículo haya sido de tu agrado y te invitamos a indagar más sobre el escarabajo bombardero. 

Autores

• Jaciel Román Benites Ortiz
• Blanca Gabriela Chávez García
• Miguel Eduardo García Munguía
• Edgar Everardo Sánchez Ortega 
• María Indalecia Torres López 

Revisión y Edición 

Eréndira Canales-Gómez

Referencias bibliográficas

Arndt, E. M., Moore, W., Lee, W.-K., & Ortiz, C. (2015). Mechanistic origins of bombardier beetle (Brachinini) explosion-induced defensive spray pulsation. Science, 348(6234), 563. https://doi.org/10.1126/science.1261166 

Arenas-Clavijo, A., & Posso-Gómez, C. E. (2018). Carábidos (Coleoptera: Carabidae) del Museo de Entomología de la Universidad del Valle (Cali, Colombia). Biota Colombiana, 18(2), 268–275. https://doi.org/10.21068/c2017.v18n02a19

Arieu P. (2012). La   industria   aeronáutica, el   Diseño   Inteligente   y   Bombay   el   escarabajo bombardero Capítulo 1. StuDocu. https://www.studocu.com/co/document/universidad-del-rosario/ciencias-basicas/practica/24227038-escarabajo-bombardero-parte-1/8183022/view

Armitage, M. H. (2004). The spray nozzle of the bombardier beetle, Brachinus favicollis Erwin. Bulletin of the Southern California Academy of Sciences, 103(1), 24+

Dean, J., Aneshansley, D. J., Edgerton, H. E., & Eisner, T. (1990). Defensive spray of the bombardier beetle: A biological pulse jet. Science, 248(4960), 1219–1221. https://doi.org/10.1126/science.2349480

EcuRed. (2019, August 9). Escarabajo bombardero. EcuRed. https://www.ecured.cu/Escarabajo_bombardero

Eisner (2008). Guerra química entre insectos. Uruguay-Ciencia, 12–18. http://www.uruguay-ciencia.com/articulos/UC4/UC4_Escarabajo.pdf

James,  A., Morison K. y Todd S. (2013) A mathematical model of the defence mechanism of a bombardier beetle. J. R. Soc. Interface.1020120801http://doi.org/10.1098/rsif.2012.0801

Parada, P. (2019). Catalasa: características, estructura, funciones, patologías - Lifeder. Lifeder. https://www.lifeder.com/catalasa/

Veit K. (2018, February 23). Escarabajo Bombardero: El Insecto Arsenal. https://answersingenesis.org/es/creacion/escarabajo-bombardero-insecto-arsenal/