So entsteht die Explosion im Käferhintern

Bombardierkäfer sind wahrhafte Meisterschützen: Wenn sie sich bedroht fühlen, mischen sie bestimmte Chemikalien und Enzyme im Abdomen zu einer explosiven, heissen und ätzenden Mischung, die sie – begleitet von regelrechtem «Pulverdampf» – in blitzschnellen Intervallen hinausschiessen und zielsicher auf ihren Angreifer richten.

Mit einer speziellen Mikroskopietechnik hat das Team um Wendy Moore von der Universität Arizona nun erstmals an lebenden Käfern studiert, wie das Maschinengewehrfeuer entsteht. Die Studie wurde im Fachjournal «Science» veröffentlicht. «Zu verstehen, wie diese Käfer wiederholte Explosionen erzeugen – und überleben –, könnte beim Design von Explosionsschutz oder von Antrieben helfen», sagte Moore in einer Mitteilung der Hochschule.

Die Explosionskammer der Käfer besteht wie der Panzer aller Insekten aus einer stabilen Cuticula aus Chitin, Proteinen und Wachs. Die Forschenden steckten lebende nordamerikanische Bombardierkäfer (Brachinus elongatulus) in einen Synchrotron-Röntgenapparat, der intensivere Röntgenstrahlen erzeugt als herkömmliche Geräte. In einer isolierten Kammer stupste ein Roboterarm die Käfer am Bein, was diese mit einer Explosion quittierten. Während die Hinterteile der Käfer durchleuchtet wurden, filmte eine Kamera mit 2000 Bildern pro Minute. Das Röntgen schadete den Käfern nach Angaben der Forschenden nicht.

Kleine Grösse, hohe Energie
Den Resultaten zufolge entsteht das pulsierende Gasfeuer, indem ein sehr dünner Teil der Kammerwand durch die Explosion gedehnt wird und die zwei Reaktionskammern periodisch trennt. Damit wird der Fluss der reagierenden Chemikalien abgeschnitten. Entspannt sich das Häutchen, wird das Ventil wieder geöffnet.

Es handle sich beim «Maschinengewehrfeuer» also um einen passiven Prozess, der nicht durch Muskelkontraktionen gesteuert wird, wie Biologen bisher angenommen hätten, schliessen die Forschenden. Moore vermutet, dass der Nutzen dieser Konstruktion darin liegt, dass der Käfer damit trotz kleiner Körpergrösse eine hohe Explosionsenergie erzielen kann.