Жук - бомбардир

Представьте себе, что вы летите в самолете и слышите по радио следующие ужасные слова: «Дамы и господа, говорит капитан вашего самолета. Один из наших двигателей вышел из строя и нам не удается его запустить».

Правда же, это не совсем те слова, которые мы хотели бы услышать, вглядываясь в небеса из иллюминатора самолета на высоте 30 тысяч футов над землей? Маленькие жуки, размеры которых не превышают нескольких сантиметров, могут помочь усовершенствовать авиастроение и пассажирам, возможно, никогда не придется услышать подобные слова. Ученые из университета в городе Лидс, Великобритания, уже несколько лет назад получили грант на исследование защитного механизма жука бомбардира, основанного на процессе впрыскивания.

Они надеются, что исследование поможет научиться перезапускать двигатели самолетов во время полета. Джейн Рек отметил:

«Жук бомбардир защищает себя от назойливых хищников (муравьев, лягушек, жуков) с помощью сильной струи кипящей жидкости, выпрыскиваемой под высоким давлением во время быстрого действия под названием пульсивное возгорание. Основываясь на работе профессора Корнельского университета Тома Ейшнера, будет запущен новый проект, цель которого — улучшить понимание работы уникального импульсивного возгорания у жука и исследовать механизм выброса с одного из его органов. Еще одна цель этого проекта – определить то, как инженеры в области возгорания могли бы использовать эти знания на практике. Например, добытые знания могут помочь разработать прибор, который помогает перезапускать двигатели самолетов на больших высотах посредством более точного впрыскивания плазмы в камеру сгорания двигателя» (2003).

Жук-бомбардир (лат. Brachinus) способен развернуть свою тяжелую артиллерию практически в любом направлении и отправить снаряд точно в цель. Его амуниция впечатляет – кипящая (до 100 градусов Цельсия) токсическая смесь взрывоопасных жидкостей, с громким звуком вырывающаяся из двух «выхлопных труб» в его хвосте.

Все части его вооружения работают, как четко отлаженный механизм, и это вполне оправданно – подобные жуки слишком уязвимы на земле. В отличие от мух, бабочек, стрекоз и других летающих насекомых, жук-бомбардир лишен возможности мгновенно взмахнуть крыльями и скрыться от нападающего на него хищника.

Чтобы взлететь, ему нужно потратить определенное время на высвобождение крыльев, а это значительно увеличивает шансы быть съеденным. И тогда на помощь ему приходит собственная химическая лаборатория, в которой каждый реактив начинает действовать в строго определенном порядке и в самый подходящий момент.

Что же такого необычного в этом маленьком насекомом, привлекшем пристальное внимание авиапромышленности? Жук бомбардир имеет защитный механизм, который работает следующим образом. Два химических элемента, гидрохинон и перекись водорода, вырабатываются в гландах и затем хранятся в большом резервуаре, расположенном в брюшной полости жука. Во время опасности его мышцы вокруг резервуара сокращаются, выталкивая химические элементы в камеру через контролируемый мышцами клапан. Камера выстелена клетками, которые вырабатывают пероксидазу и каталазу – окислительные ферменты.

Ферменты быстро разлагают перекись водорода и катализируют окисление гидрохинона в p-бензохиноны – химические элементы, известные своими раздражительными свойствами. В результате этой химической реакции высвобождается свободный кислород и происходит выделение значительного количества тепла. Далее жук способен выпрыскивать жидкость струей из вращающейся турели. Температура жидкости — около 100° Цельсия! Выброс происходит импульсивно с частотой до 500 выстрелов в секунду. (Aneshansley and Eisner, 1969; Eisner, et al., 2000).

Вы можете представить себе объяснение всех этих деталей такого сложного дизайна жука «случайными процессами эволюции», которые происходили в природе на протяжении миллионов лет? И все же, сторонники теории эволюции утверждают, что существуют логические объяснения поэтапного развития этой уникальной способности жука. Однако, правда в том, что только разумный замысел способен объяснить, как жук может производить правильные химические элементы, сохранять их порознь до тех пор, пока они не понадобятся, вырабатывать ферменты, а затем выталкивать эту горячую жидкость на врага.

Особые железы вырабатывают водный раствор двух химических веществ – 10-процентный раствор гидрохинона (восстановитель, использующийся в фотографии) и 23-процентную перекись водорода (мощный окисляющий реагент), хранящиеся в отдельном резервуаре.

Удивительно, но на этой стадии вещества не взаимодействуют друг с другом и сохраняют свою чистоту. Ученые считают, что жук-бомбардир предусмотрительно добавляет туда особое вещество — ингибитор, не позволяющий обоим веществам вступать в реакцию друг с другом.

Еще одна важная часть «лаборатории» — камеры, вырабатывающие пероксидазу и каталазу – ферменты, в миллионы раз увеличивающие скорость химических реакций. В случае опасности, стенки резервуара сжимаются, и гидрохинон с перекисью водорода попадают в камеры с катализаторами, где разлагаются, высвобождая большое количество кислорода.

В результате химической реакции смесь нагревается до ста градусов Цельсия, а освободившийся кислород создает избыточное давление, открывая клапаны в хвостовой части туловища жука. В результате противник получает от пяти до десяти последовательных порций кипящей токсической жидкости со скоростью до 10 м/с, что сразу же лишает его аппетита.

Описывая защитный механизм, Джеффри Дэн и его коллеги отметили:

«Эта защитная жидкость жука бомбардира (латинское название жука — Stenaptinus insignis) выпрыскивается очень быстрыми импульсами (приблизительно 500 выстрелов в секунду), а не просто непрекращающимся потоком… Система выпрыскивания жука, демонстрирует общую схожесть с пульсирующим воздушно-реактивным механизмом немецкой «жужжащей» бомбы под кодовым название V-1, используемой во времена Второй Мировой Войны. Брюшной кончик действует в роли вращающейся орудийной установки, которая позволяет жуку направлять поток жидкости во всех направлениях.… Здесь мы сообщаем о том, что спрэй выпускается жуком не как непрерывный поток, но как пульсирующая струя, по аналогии с системами доставки жидкости, известными из технологий, но не из гланд животных (1990, 248:1219).»

В заключение исследования авторы делают такое наблюдение: «Поражающий технологичный аналог жука бомбардира — «жужжащая» бомба времен Второй Мировой Войны. Как жук, так и бомба V-1 вызывают пульсирующее впрыскивание посредством прерывистой химической реакции, и оба имеют осциллирующие клапаны, которые контролируют доступ к камерам, где происходят реакции» (248:1221). Годами ранее журнал «Time» опубликовал статью об этих поразительных созданиях. Там было написано следующее:

«Защитная система жука необычайно сложна – что-то вроде гибрида слезоточивого газа и автомата Томпсона. Когда жук ощущает опасность, он сразу же смешивает внутри ферменты, содержащиеся в одной из его камер, с растворами химических соединений, перекиси водорода и гидрохинона, находящиеся в другой камере. Результат этой химической реакции — ядовитая смесь едкого бензохинона, которая кипящей струей вылетает из жука при температуре 212 градусов по Фаренгейту. Более того, смесь качается через двойные форсунки, вращающиеся наподобие механизма в винтовке В-17, поражая голодного муравья или лягушку с невероятной точностью».

В похожем исследовании защитного механизма жука бомбардира Томас Ейшнер и Даниил Анешансли сделали следующие замечания в связи с уникальной способностью жука направлять горячую жидкость в момент выпрыскивания ее из своего тела: «… многие жужелицы (наземные жуки) имеют способность направлять свою жидкость в разных направлениях. Наверное, в целом мире не найдется более меткого стрелка, чем жук бомбардир… Хотя общеизвестно, что жуки бомбардиры могут направлять жидкости, вращая маленький выступ на брюшке, точность попадания в цель во время вылета жидкости не может оставаться незамеченной…» (1999, 96:9705).

Столь совершенный механизм защиты жука-бомбардира в течение многих лет является предметом споров ученых-сторонников двух различных направлений – эволюционистов и приверженцев идеи божественного происхождения жизни (креационистов).

Креационисты уверены, что такая «умная» система – набор взрывоопасных веществ, ингибиторы, ферменты, катализаторы, камеры возгорания, сенсорные датчики, мышцы для направления потока ядовитой смеси — не могла стать результатом эволюции, поскольку каждый элемент в отдельности не несет ничего ценного для жизнедеятельности насекомого. Их оппоненты подкрепляют свои утверждения найденными останками вымерших жуков, в которых в разное время добавлялись те или компоненты этой «лаборатории».

В любом случае, остается загадкой, каким образом эти воинственные жуки, обладая столь взрывоопасным содержимым, остаются абсолютно неуязвимыми для происходящих в них химических реакций и их последствий.

Джейн Рек заметила, что цель нового исследовательского проекта — изучение множества интереснейших аспектов дизайна в жуке бомбардире, и в исследовании будут задействованы математические и цифровые модели, основанные на компьютерных расчетах. Она сказала: «Изначально мы должны сконцентрировать свое внимание на понимании работы миниатюрной, сердцеобразной камеры, где происходит реакция возгорания». Анди Макинтош, руководитель проекта, продолжая говорить об этой идее, отметила:

«Защитная система жука бомбардира представляет собой очень эффективную естественную форму процесса окисления. Копирование таких естественных механизмов является частью быстрорастущего направления биомиметрии, когда ученые изучают намного более сложные характеристики дизайнов, существующих в природе. Лучшее знание этого жука может привести к значительному прорыву в исследованиях возгорания» (Reck, 2003).

Таким образом, мы находимся в ситуации, когда пытаемся смоделировать технологию этих удивительных созданий. И все же, сторонники эволюционисты кричат в один голос, что не существует никакого разумного замысла, и что, фактически, те специальные камеры у жуков и способность вырабатывать химикаты — это лишь стечение космических обстоятельств. На сайте TalkOrigins.org (ярые сторонники теории эволюции) была размещена статья о жуках бомбардирах, написанная Марком Исааком. В этой статья Исаак задается вопросом:

«Неужели жуки бомбардиры выглядят как нечто спроектированное? Конечно, они выглядят как спроектированные эволюцией. Их характеристики, повадки и поведение прекрасно вписываются в те образцы, которые создает эволюция. Никто еще не обнаружил что-либо особенного у жука-бомбардира, что было бы несовместимым с эволюцией. Это не означает, конечно, что мы знаем все об эволюции жуков бомбардиров – еще очень далеки от полного понимания. Но пробелы в наших знаниях нельзя истолковывать как что-либо само по себе значащие» (1997).

Затем он начал перечислять шаг за шагом процесс, предоставляя гипотетическое объяснение постепенного возникновения этого сложного дизайна посредством случайных процессов. После 15 шагов он чувствовал себя так, как будто он решил этот сложный ребус. И все же, большинство его шагов в лучшем случае хрупки и мало убедительны.

Давайте рассмотрим всего два примера. Шаг №9 отмечает: «Мышцы, ответственные за открытие и закрытие резервуара, адаптируются, предотвращая, таким образом, вытекание химических веществ, когда они не нужны». Перед этим шагом единственное упоминание о мышцах мы находим в шаге №4, о котором Исаак пишет следующее: «Мышцы двигались медленно, позволяя им выталкивать ферменты…» Но откуда же взялись эти мышцы у жука? Эволюция должна быть в состоянии объяснить наличие и происхождение этих мышц. Конечно же, Исаак понимает, что мышцы — живые клетки, сокращающиеся при стимуляции их нервами. Таким образом, едва ли предположение о том, что «мышцы просто медленно двигались», выглядит хоть в малейшей степени правдоподобно. А нервы и кровяные сосуды, обеспечивающие мышцы, тоже «просто медленно двигались»? И что же мешало этим мышцам двигаться обратно в свое исходное положение? И каким образом мышечные ткани «знали», как сильно они должны сокращаться для того, чтобы «предотвратить процесс вытекания химических элементов, когда они стали уже не нужны?». Но существует еще более серьезная проблема. Как жаловались Ейшнер и Анешансли: «Хотя мы знаем, что самцы этого вида прицеливаются при выбросе жидкости, они делают это с помощью механизма, который немного отличается от механизма самок. Например, для выстрела через спину самцы используют одинарный широкий отражающийся щит вместо пары устройств, используемых самками при аналогичном действии (1999, 96:707). Поэтому, мистер Исаак должен также объяснить, как оба пола эволюционировали разные мышцы и механизмы. Недостаточно просто предполагать, что «мышцы просто немного двигались» и потом «приспособились».

Подобные истории, состряпанные в стиле «так уж вышло», являются ни чем иным, как прямыми спекуляциями. Шаг №13 в списке мистера Исаака говорит: «стенки этой части прохода становятся более жесткими, обеспечивая себе возможность выдержать высокую температуру и давление, порождаемые реакцией». Ответ сторонника эволюции состоит в том, что мы просто можем «укрепить стенки» и все будет хорошо. Но как эти стенки стали прочнее? Откуда взялся этот более «прочный» материал? Также, как все составляющие (нервы, кровяные сосуды, и т.д.), необходимые для формирования и успеха этой камеры для реакций, эволюционировали способность выдерживать огромную температуру и давление? Исаак даже не утруждается объяснить, как жуки бомбардиры могут постоянно производить кипящую жидкость внутри своего тела без вреда для самих себя. Сколько еще существует животных, которые в состоянии содержать в себе жидкость с температурой до 100° по Цельсию? Так же, как этому созданию удается выпрыскивать раздражающую жидкость на противников, замачивая себя, но не повреждая свое собственное тело? Ейшнер и Анешансли отметили эту загадку, когда писали: «И, конечно же, существует еще более трудная проблема: как жук, который неизбежно мокнет при выливании жидкости, выдерживает температуру и раздражение своего собственного спрэя?» (1999, 96:9708). Мы даже не будем допытываться, как это удивительное животное научилось генерировать точное количество каждого химического элемента и энзима, необходимые для осуществления реакции.

Эволюционисты могут заявлять, что они не видят никакого дизайна в жуках-бомбардирах, и могут напрягаться изо всех сил, рисуя гипотетический путь «прогресса шаг за шагом», посредством которого, как они верят, произошло развитие этого создания. Но свидетельство указывает на разумного Дизайнера.

Только ли мы, или кто-либо еще находит ироничным упорное отрицание эволюционистами очевидности дизайна в жуке-бомбардире, в то время как ученые получают огромный государственный грант для исследования этого дизайна? Нельзя получить стихотворение без поэта, закон без законодателя, или картины без художника. Также нельзя получить реальный дизайн без Дизайнера!

И еще один взгляд на этого жучка вот с такой стороны. Человек строит ракеты, в которых использует перекись водорода в качестве окислителя — но ракеты не вырабатывают топливо самостоятельно, как жук-бомбардир. Двадцатипятипроцентный раствор пероксида жука-бомбардира мгновенно обожжет кожу руки; жука же пероксид не разъедает, его не обжигает взрыв, отгоняющий потенциальных агрессоров. Тело жука устроено так, чтобы выдерживать такие перегрузки. Я умышленно употребил слово «устроено»: его конструкция слишком сложна, чтобы появиться по воле случая.

Выделяемые жуком энзимы очень сложны по структуре и весьма специфичны по назначению. Работая химиком-исследователем в промышленности, я изготавливал менее сложные молекулы, но и такая задача требовала множества экспериментов в тщательно контролируемых условиях. Выход продукта на каждом этапе синтеза очень мал, так что в конце многоэтапной подготовки не всегда удается выделить достаточное количество продукта даже для исследования — жук же производит эти невообразимо сложные химикаты «на заказ»! Если жук неправильно изготовит продукт, то не обожжет нападающего и будет съеден. Эти сложные и весьма специфические ферменты не могли появиться случайно.

Некоторые ученые утверждают, что жук-бомбардир развил свой защитный механизм случайно, с помощью естественного отбора. Они предполагают, что у первого жука не было «огнемета», что такой механизм развился постепенно, в результате последовательности мутаций. Но ведь пока такой механизм не появился целиком и не начал действовать, он совершенно бесполезен. Он лишь обременял бы жука и, согласно той же теории, был бы уничтожен в процессе естественного отбора. Кроме того, если бы столь тонкий взрывной механизм возник благодаря случайным мутациям, то при любой ошибке в его развитии жук-бомбардир просто взорвался бы! Каждый из нас слышал о террористах, взорвавшихся на собственной бомбе с часовым механизмом или бомбе-ловушке. Куда более вероятно было бы предположить, что естественный отбор приведет к эволюции среди террористов.