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Insekten: Das explosive Geheimnis der Bombardierkäfer

Bombardierkäfer verteidigen sich mit chemischen Waffen, die sie explosiv abfeuern. Wie gelingt ihnen das, ohne sich selbst zu schaden?
Bombardierkäfer bei der Verteidigung

Bombardierkäfer aus der Familie der Laufkäfer (Carabidae) sind berühmt – und berüchtigt – für ihre chemische Verteidigungsstrategie: Sie feuern explosionsartig Salven aus ätzenden und übel riechenden Gasen ab, die fast jeden Angreifer in die Flucht schlagen. Wie es die Insekten aber verhindern, dass die heftige chemische Reaktion in ihrer körpereigenen Explosionsblase ihnen schadet, entzog sich bislang der Forschung: Die Forscher blickten vor allem von außen auf das Geschehen, studierten jedoch nicht den Mechanismus im lebenden Tier. Christine Ortiz vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge und ihre Kollegen untersuchten die wehrhaften Kerfe daher nun auch mit Hilfe ultraschneller Röntgenbildaufnahmen, die bis zu 2000 Bilder pro Sekunde lieferten. Zudem analysierten sie die Anatomie der beteiligten Innereien, indem sie mit speziellen Enzymen die Muskeln und das vorhandene Fettgewebe der Tiere auflösten, so dass nur noch die widerständigen Bestandteile der Reaktionskammer ihrer Bombardierkäfer übrig blieben.

Die Oberhaut dieses Organs besteht demnach aus Chitin, verschiedenen Proteinen und wachsartigen Substanzen, die es sehr widerstandsfähig machen: Die Kammer muss schließlich die aggressiven Chemikalien Hydrochinon und Wasserstoffperoxid aushalten, die das Insekt in einer Drüse produziert. In der Folge reagieren sie mit Hilfe der beiden Enzyme Katalase und Peroxidase zum giftigen 1,4-Benzochinon; zudem wird Wasser- und Sauerstoff erzeugt. Das Knallgas explodiert im Körper und jagt das Reizgas pulsartig aus dem Körper, wobei Temperaturen bis zu 100 Grad Celsius auftreten. Die Hochgeschwindigkeitskamera mit dem Röntgenblick offenbarte schließlich, dass diese Pulse nicht aktiv gesteuert werden – etwa durch Muskelkontraktionen –, sondern passiv ablaufen: Die beteiligten Chemikalien gelangen über eine Art Ventil in die Kammer, wo sie wie beschrieben heftig reagieren. Jede Explosion sorgt dafür, dass ein extrem dünnes Stückchen Oberhaut in der Nähe des Ventils expandiert und damit die Klappe schließt: Der Zustrom des "Sprengstoffs" versiegt, die Reaktion kommt kurzzeitig zum Erliegen, bis sich die Haut wieder zusammenzieht und der Prozess neu beginnt. Warum die Tiere auf eine pulsierende und nicht kontinuierliche Verteidigung setzen, ist den Biologen noch unklar. Womöglich verhindern sie auf diese Weise, dass die Reaktion außer Kontrolle gerät und sie dadurch schwer verletzt.

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