Termity kamikadze. Chronią swoją kolonię za pomocą specjalnego enzymu

Termity z gatunku Neocapritermes taracua mogą pochwalić się unikalnym rodzajem obrony. Stosują coś na kształt broni chemicznej. Robotnice mają na grzbiecie niebieskie plamki. To enzym zamknięty w specjalnych "kieszeniach" ich pancerzy. Gdy kolonii zagraża niebezpieczeństwo, termity uwalniają enzym, który miesza się z inną substancją na ciele owada, tworząc silnie toksyczny żel, który unieruchamia lub zabija napastnika.

Tę niezwykłą reakcję chemiczną, którą termity wykorzystują do obrony kolonii, zbadali naukowcy z Instytutu Chemii Organicznej i Biochemii Czeskiej Akademii Nauk we współpracy z kolegami z Czeskiego Uniwersytetu Przyrodniczego w Pradze. Opis oraz rezultaty ich praz ukazały się na łamach pisma "Structure".

Osobliwą strategię obroną gatunku Neocapritermes taracua dostrzegli kilka lat temu czescy naukowcy obserwujący kolonię termitów w Gujanie Francuskiej. Gdy kolonia została zaatakowana, starsze robotnice odegrały rolę kamikadze. Podczas walk na ich grzbietach nagle rosły bańki, z których po pęknięciu wylewała się ciecz paraliżująca lub zabijająca najeźdźców.

Na grzbietach robotnic uczeni dostrzegli dwie niebieskie plamki. Po bliższym badaniu okazało się, że są to zbiorniki silnego enzymu, nazywanego niebieską lakkazą BP76. Robotnice przez całe życie stopniowo gromadzą ten enzym w specjalnych "kieszeniach" na swoich pancerzach.

Gdy ich kolonia zostanie zaatakowana, starsze osobniki, które zgromadziły najwięcej enzymu, rozrywają izolującą enzym otoczkę. Ten jest następnie niemal natychmiast mieszany z inną substancją przechowywaną w ciele termita, która do tej pory była stosunkowo nieszkodliwa. Razem tworzą lepką ciecz zawierającą silnie trujące benzochinony. Chociaż zabija to samego termita kamikadze, unieruchamia lub zabija również napastnika.

Z poprzednich badań wiadomo, że toksyna uwalniana z ciał robotnic paraliżuje 28 proc. i zabija 65 proc. najeźdźców.

To, w jaki sposób ten enzym pozostaje aktywny w stanie stałym na grzbietach owadów, było prawdziwą zagadką. Czescy naukowcy rozwiązali ją za pomocą krystalografii rentgenowskiej. - Rozwikłanie trójwymiarowej struktury lakkazy BP76 ujawniło, że ten enzym wykorzystuje różnorodne strategie stabilizacji, które sprawiają, że jest nie tylko bardzo trwały, ale także w pełni funkcjonalny nawet w trudnych warunkach tropikalnych lasów deszczowych – powiedziała Jana Škerlová z Czeskiej Akademii Nauk, współautorka publikacji.

Na podstawie koloru enzymu naukowcy podejrzewali, że zawiera on atomy miedzi, które nadają mu niebieski odcień. Mieli również przeczucia co do innych aspektów jego struktury, ponieważ lakkazy są powszechnymi enzymami i zaobserwowano, że katalizują reakcje obejmujące utlenianie u grzybów, roślin i owadów.

Ale kiedy uzyskali migawkę kształtu niebieskiej lakkazy, przepuszczając przez nią promienie rentgenowskie, byli zaskoczeni, widząc, że ma ona silne wiązanie łączące dwa aminokwasy, czyli bloki budulcowe białek, w pobliżu miejsca, w którym enzym łączy się z drugą substancją, tworząc toksynę. Takiego wiązania naukowcy wcześniej nie zaobserwowali w lakkazach.

Ze względu na swoją unikalną strukturę lakkaza BP76 nie tylko pozostaje nienaruszona, ale również aktywna, mimo że spoczywa na grzbiecie termita przez całe jego życie. Jest to kluczowe dla roli enzymu w mechanizmie obronnym, bo w przypadku ataku na kolonię reakcja musi być natychmiastowa.

Termity z gatunku Neocapritermes taracua przez całe swoje życie chodzą z tym samobójczym "plecakiem". Młode osobniki, które są nadal w stanie wykonać wiele pracy dla swojej kolonii, mają tylko niewielkie ilości enzymu. Niebieski "plecak", w którym gromadzi się enzym, z czasem staje się większy, gdy owad traci siły. Ostatnią usługą, jaką wyświadcza swojej kolonii robotnica, jest gotowość do poświęcenia się dla jej ochrony.

Źródło: Czeska Akademia Nauk, The new York Times