Bọ đánh bom phun hoá chất nóng vào kẻ thù: cơ chế và thí nghiệm nổi tiếng

Bọ đánh bom tự vệ bằng một vụ nổ hoá học nhỏ trong bụng: trộn hai hỗn hợp chứa sẵn với enzyme, tạo ra dung dịch nóng gần 100°C phụt thành từng xung về phía kẻ thù. Con bọ xoay được đầu phun ở chóp bụng để nhắm gần như mọi hướng. Một thí nghiệm ở Nhật Bản năm 2018 còn ghi nhận bọ bị cóc nuốt chửng vẫn phun được trong bụng cóc, khiến cóc nôn nó ra còn sống.

Bọ đánh bom là loài gì

"Bọ đánh bom" (bombardier beetle) là tên chung của một số nhóm bọ cánh cứng trong họ chân chạy (Carabidae), nổi tiếng nhất là phân họ Brachininae. Chúng sống ở nhiều châu lục, thường ở nơi ẩm, dưới đá, ven bờ nước. Ở châu Á có các loài thuộc chi Pheropsophus, thân màu vàng cam xen đen, khá dễ nhận.

Người có công lớn nhất trong việc tìm hiểu loài bọ này là nhà sinh học người Mỹ Thomas Eisner (Đại học Cornell), người được coi là một trong những cha đẻ của ngành sinh thái học hoá học — ngành nghiên cứu cách sinh vật dùng hoá chất để giao tiếp và tự vệ. Từ thập niên 1960, ông và cộng sự nghiên cứu bọ đánh bom suốt nhiều chục năm.

Bên trong "khẩu pháo" hoá học

Ở chóp bụng, bọ đánh bom có hai buồng ở mỗi bên:

Khi bị đe doạ, bọ ép một ít dịch từ buồng chứa sang buồng phản ứng. Enzyme catalase phân huỷ oxy già thành nước và oxy; peroxidase oxy hoá hydroquinone thành benzoquinone — chất gây kích ứng mạnh. Phản ứng toả rất nhiều nhiệt, đun dung dịch lên gần nhiệt độ sôi của nước, và khí oxy sinh ra đẩy hỗn hợp phụt ra ngoài kèm tiếng nổ lách tách nhỏ.

Không phải một tia, mà là hàng trăm xung mỗi giây

Năm 1990, Jeffrey Dean, Thomas Eisner và cộng sự công bố trên Science kết quả ghi âm và quay tốc độ cao: tia phun của bọ đánh bom không liên tục mà là chuỗi xung rất nhanh, khoảng vài trăm xung mỗi giây. Họ ví nó với động cơ phản lực xung.

Năm 2015, một nhóm do Eric Arndt và Wendy Moore cùng các cộng sự công bố trên Science những hình ảnh chụp bằng tia X cực mạnh từ máy gia tốc synchrotron, nhìn xuyên qua cơ thể bọ đang phun. Họ thấy cơ chế tự điều hoà: mỗi lần phản ứng nổ, áp suất làm van đóng lại, buồng phản ứng xả ra ngoài, áp suất giảm, van mở, dịch mới tràn vào — rồi lại nổ. Cơ chế xung này có thể giúp thành buồng phản ứng không bị quá nóng.

Nhắm bắn gần như mọi hướng

Eisner và cộng sự quay phim bọ đánh bom khi bị kẹp nhẹ ở từng chân. Con bọ xoay đầu phun ở chóp bụng để nhắm khá chính xác vào chỗ bị chạm, kể cả phía trước đầu, bằng cách vòng bụng xuống dưới thân. Ở một số loài, các gờ nhỏ ở chóp bụng hoạt động như tấm hướng dòng.

Thoát ra từ bụng cóc

Năm 2018, hai nhà khoa học Shinji Sugiura và Takuya Sato ở Đại học Kobe (Nhật Bản) công bố trên Biology Letters một thí nghiệm khó quên. Họ cho cóc ăn bọ đánh bom loài Pheropsophus jessoensis. Cóc nuốt rất nhanh — nhanh hơn cả phản xạ phun của bọ. Nhưng bọ vẫn phun được bên trong dạ dày cóc.

Kết quả: một phần đáng kể số cóc nôn bọ ra, thường sau một thời gian từ vài chục phút tới hơn một tiếng. Hầu hết bọ bị nôn ra vẫn còn sống và đi lại bình thường. Khi nhóm nghiên cứu làm bọ cạn hoá chất trước khi cho cóc ăn, cóc giữ bọ lại trong bụng. Thí nghiệm cho thấy vũ khí hoá học không chỉ là lá chắn trước khi bị bắt, mà còn là "lối thoát cuối cùng" sau khi đã bị nuốt.

Bọ đánh bom và một cuộc tranh luận bên lề khoa học

Vì cơ chế quá tinh xảo, bọ đánh bom từng được một số người dùng làm ví dụ cho rằng cơ quan phức tạp không thể hình thành dần dần. Giới sinh học tiến hoá đã trả lời bằng bằng chứng: nhiều loài bọ chân chạy họ hàng có những tuyến tiết hoá chất đơn giản hơn — có loài chỉ tiết quinone, không nóng, không nổ — cho thấy các bước trung gian có thật và mỗi bước đều có ích cho con vật. Các nghiên cứu phân tích họ hàng di truyền về sau tiếp tục bổ sung cho bức tranh này.

Đây là ví dụ tốt để thấy khoa học làm việc thế nào: một câu hỏi khó được trả lời bằng quan sát, thí nghiệm và so sánh, không bằng khẳng định.

Côn trùng hoá chất khác quanh nhà: kiến ba khoang

Bọ đánh bom chủ động phun. Nhiều côn trùng khác tự vệ bằng hoá chất theo kiểu bị động: chất độc nằm sẵn trong cơ thể, kẻ nào cắn, bóp thì chịu. Ở Việt Nam, ví dụ hay gặp nhất là kiến ba khoang — thật ra là một loài bọ cánh cứng nhỏ thuộc chi Paederus, thân có khoang đỏ cam và đen.

Trong cơ thể kiến ba khoang có chất pederin. Kiến không đốt, không cắn, nhưng khi bị đập, bị miết nát trên da, dịch trong người nó gây viêm da: rát, đỏ, phồng rộp thành vệt dài, có khi lan rộng nếu lấy tay dụi lên mắt, lên chỗ khác. Mùa mưa, kiến ba khoang hay bay vào nhà theo ánh đèn.

Khuyến cáo của ngành y tế khá đơn giản:

• Thấy kiến ba khoang đậu trên người thì thổi hoặc gạt nhẹ bằng giấy, không đập, không miết.
• Lỡ chạm hoặc dập kiến: rửa ngay vùng da đó bằng xà phòng và nhiều nước, không dụi lên mắt.
• Buổi tối mùa mưa nên dùng màn khi ngủ, đóng cửa sổ hoặc dùng lưới chắn côn trùng.
• Vết viêm lan rộng, phồng rộp nhiều, hoặc ở gần mắt thì đi khám da liễu, không tự đắp lá.

Gặp bọ đánh bom thì sao

Với người, tia phun của bọ đánh bom không nguy hiểm tới tính mạng, nhưng có thể gây cảm giác nóng rát, làm da ố vàng nâu và kích ứng. Dính vào mắt thì khó chịu hơn nhiều.

• Không bắt bằng tay không, nhất là trẻ em. Nhìn thì được, cầm thì không.
• Nếu bị phun vào da: rửa ngay bằng nhiều nước sạch và xà phòng.
• Nếu dính vào mắt: rửa mắt bằng nước sạch liên tục nhiều phút, không dụi; còn đau, đỏ, nhìn mờ thì đi khám mắt.
• Không để chó mèo vờn bọ — chúng có thể bị phun vào mặt, miệng.

Góc nhìn hôm nay: xem ở đâu, làm gì được ngay

• Ven ruộng, bờ mương, dưới tảng đá ẩm là chỗ hay gặp bọ chân chạy. Lật đá xem thì nhẹ tay, xem xong đặt lại đúng chỗ, và đừng thò tay vào khe tối vì có thể có rết, bọ cạp.
• Bảo tàng côn trùng và các bộ sưu tập ở trường đại học, viện nghiên cứu thường có mẫu bọ chân chạy.
• Video tốc độ cao do các nhóm nghiên cứu công bố cho thấy rõ tia phun xung và cách bọ xoay chóp bụng.
• Đọc thêm: sách phổ thông của Thomas Eisner về sinh thái học hoá học kể lại nhiều thí nghiệm với bọ đánh bom bằng giọng rất dễ đọc.