Дослідники з MIT зняли на високошвидкісну рентгенівську камеру роботу внутрішніх органів жука-бомбардира під час його стрільби гарячою токсичною рідиною. Це дозволило в деталях зрозуміти механіку генерації пострілу і пояснити, яким чином самі жуки залишаються при цьому цілими. Результати роботи опубліковані в.
Жуки-бомбардири з підсемейства жужелиць здатні прицільно вистрілювати з залоз у задній частині черевця саморозігрівної, токсичної сумішшю хімічних речовин. Її температура може сягати 100 градусів за Цельсієм, а швидкість викиду 10 м/с. Один постріл триває від 8 до 17 мс, і складається з 4-9 безпосередньо наступних один за одним імпульсних викидів.
Загальна хімія і механіка процесу пострілів вже в достатній мірі відомі. Однак залишалося загадкою - як при таких «балістичних» характеристиках жуків, їх самих не розриває зсередини. Нове дослідження, завдяки використанню синхротронної рентгенографії і високошвидкісної зйомки, дало відповідь на це питання.
Бомбардири володіють двома симетрично-розташованими залізами внутрішньої секреції, з'єднаними за допомогою довгих каналів з власними резервуарами. Туди виділяється суміш гідрохінонів і пероксиду водню. Кожен резервуар пов'язаний з реакційною камерою меншого розміру, що володіє щільними, товстими стінками. У них міститься каталаза і пероксидаза. Під час пострілу стінки резервуарів стискаються, і суміш реагентів надходить у реакційну камеру. Там з пероксиду водню утворюється атомарний кисень, а гідрохінони перетворюються на бензохінон. Обидві реакції екзотермічні і викликають розігрів рідини до 100 градусів. Кисень у реакційній камері різко збільшує обсяг речовини і її тиск, в результаті чого вона викидається назовні через отвори на кінчику черевця.
Детальний запис процесу показав, що імпульсні викиди під час пострілу контролюються спеціалізованими, прилеглими один до одного структурами з кутикули - гнучкою мембраною і клапаном. Ці структури пов'язують резервуар і камеру на зразок керованого за допомогою зворотного зв'язку сфінктера. Реагенти вільно проникають в реакційну камеру, але в міру зростання тиску всередині неї, мембрана розтягується і закриває клапан. Надходження реагентів припиняється. Після викиду рідини мембрана розслабляється, і клапан знову відкривається. Цей процес триває по колу до тих пір, поки не виснажаться всі реагенти. У сукупності, це дозволяє жукам-бомбардирам стріляти в п'ять разів швидше за інших комах, які використовують подібний механізм захисту.
Більш того, виявлена пульсова механіка пострілу захищає реакційну камеру від пошкоджень і дає їй час на охолодження. Реакційна камера залишається досить жорсткою і практично не розтягується, що дозволяє зберігати високу температуру рідини і накопичувати тиск для пострілу, в той час як додаткові регулюючі структури розтягуються і рухаються, дозуючи надходження хімікатів і не даючи реакціям вийти з під контролю.
Вчені вважають, що механіка «системи стрільби» жуків-бомбардирів послужить біонічним прототипом для технічних імпульсних систем.