A természetes szelekció sok lepke hernyójánál vezetett egy különös „kilövéses” ürülék-eltávolítási rendszer kialakulásához. Egy 4 centis hernyó legjobb lövése 153 centire is szállhat.
Martha Weiss a washingtoni Georgetown Egyetem biológusa munkájába mélyedt a laboratóriumában, amikor hirtelen egy halk, de jól kivehető koppanásra figyelt föl. Rajta kívül csak hernyói voltak a laboratóriumban. Az Egyesült Államokban gyakori ezüstsávos busalepke (Epargyreus clarus) lepke lárváit tanulmányozta.

A sárgászöld hernyók fekete fején nagy, narancssárga szemfoltok láthatók, amelyekkel a ragadozókat ijesztik el. Ahogy a hernyók nőnek, egyre tágasabb búvóhelyet készítenek maguknak úgy, hogy leveleket hajtanak vagy sodornak össze és ezeket selyemmel rögzítik. Idejük jelentős részét „házukban” töltik, naponta csak rövid időre távoznak, hogy ennivalót vegyenek magukhoz.

Weiss átlátszó műanyag cipős dobozokban tartotta hernyóit, hogy könnyen megfigyelhesse őket. Esténként többször is hallott koppanásokat. Nem volt nehéz kinyomoznia a hangok eredetét: kis, puha golyócskák repültek a dobozok falának. „A hernyók kidugták a hátsójukat a búvóhelyük végén, és tüzeltek” – mesélte Weiss. A golyók fekete lövedékként repültek ki. Amikor Weiss leemelte a dobozok fedelét, a golyóbisok átrepültek a doboz peremén, és eltűntek a szem elől.

A „szuperszékelő” hernyók
Weiss-ben fölébredt a kíváncsiság. Vajon ez általánosan elterjedt viselkedés, vagy csak néhány hernyó „szuperszékelő”? Ezt megállapítandó fehér lapra helyezte a hernyókat, és várakozott. Az ürülékgolyók nem pattantak vagy gurultak el, így könnyen megállapítható volt a lövések távolsága. Az átlag a lárva testhosszának 19-szeresére repült. Egy 4 centiméteres hernyó legjobb lövése 153 centiméterre szállt, azaz a testhossz 38-szorosára.

Ennek emberi megfelelője 76 méter vagy 12 háztömbnyi lenne az utcán. A golyóbisok másodpercenként 1,3 méteres vagy még nagyobb sebességgel röpültek. „Egyik pillanatban azt látta az ember, hogy az ürülékgolyó ott függött a hernyó végbélnyílásánál, majd elröpült. Az esemény szemmel követhetetlen gyorsasággal játszódott le”- mondta Weiss.


Weiss az ürüléklövés okát kezdte kutatni. Ökológusból ürítéskutatóvá vált, mely terület szerinte bőven tartogat feltárni valót. „Sok ezernyi tanulmány foglalkozik a beviteli oldallal – gyűjtögetés, ragadozás stb. –, de nagyon kevés a kimeneti véggel” – mondja. – „Az emberek kicsit gusztustalannak tartják ezt a témát.”

Holott – ahogy Weiss is rámutat –, az állat ürítésének módja fontos szerepet játszik a túlélésében. A természetes szelekció ugyanúgy szerepet játszott az ürítési szokások alakításában, mint a táplálékszerző viselkedésekéiben. Egyes madarak fiókái például ürülékcsomagocskák formájában szabadulnak meg a salakanyagoktól, s ezeket a szüleik fölkapják és eltávolítják a fészekből. Ennek oka lehet a fészek tisztán tartása, vagy hogy így kerüljék el a ragadozók figyelmét. Néhány bogár ellenkező taktikához folyamodik: úgy riasztják el ellenségeiket, hogy mérgező ürüléküket szétkenik a hátukon.

Miért alakult ki a „kilövéses” ürülékeltávolítási rendszer?
A természetes szelekció sok lepkénél vezetett a különös „kilövéses” ürülékeltávolítási rendszer kialakulásához. Ezek hernyói kivétel nélkül búvóhelyen élnek, a szabadon mászkáló hernyóknál nem fordul elő ilyen viselkedés.

A helyhez kötöttség számos hátránnyal jár, de ezek közül vajon melyik vezetett az ürüléklövés kialakulásához? Weiss elhatározta, kipróbálja a lehetőségeket a busalepke hernyóin. Először csupán az egyszerű higiénés okokat vizsgálta. Az ürülékkel teli meleg, nyirkos levélmenedék kiváló tenyészhelyet nyújt a kórokozóknak, amelyek elpusztíthatják a hernyót. Amikor azonban Weiss összehasonlította azon hernyók életben maradási esélyeit, amelyek dobozát naponta takarította, azokéval, amelyeknek a bábozódásig egyszer sem távolította el az ürüléket, semmilyen különbséget nem tapasztalt.

Tehát nyilván nem a tisztaság a kilövés oka. Talán a helyhiány? A petéből való kikeléstől a bebábozódásig az ezüstsávos busalepke hernyója átlagosan öt búvóhelyet készít. Erre akkor kerül sor, amikor a régi lakhely már túl szűknek bizonyul. Ha az ürülék bent halmozódna fel, akkor a hernyónak hamarabb kellene új lakást építenie. Minél gyakrabban költözik a hernyó, annál több energiát használ az építésre, és kevesebbet fordíthat a növekedésre.

Ezt az elméletet nehezebb volt letesztelni, mivel a hernyók igen kényesek. Amikor Weiss visszanyomott egy ürülékgolyóbist az óvóhelyre, a hernyó vagy a fejével vagy az állkapcsával azonnal eltávolította azt. Végül Weiss papírszeletkéket tömött a búvóhelyre, amivel felére csökkentette a belső teret. Amikor a hernyónak elfogyott a helye, kimászott új otthont építeni. De még ha arra is kényszerítette a hernyókat, hogy két-három naponként készítsenek új fedezéket, akkor is a normális ütemben növekedtek, és a szokott időben bábozódtak be. A zsúfoltsági elmélet is megbukott.

Egyetlen nyomós érv szólt még az ürülékkilövés mellett: a fészekben fölhalmozódott ürülék szaga talán odavonzza a ragadozókat. Az élősködő darazsakat általában kémiai ingerek vezetik áldozatukhoz. Vajon itt is ez a helyzet? Weiss a levélmenedékeket ragadozó redősszárnyú darazsak kolóniája közelébe tette. Egyesekbe ürüléket tömködött, másokba pedig álürüléket – szagtalan, fekete üveggyöngyöket – tett. A darazsak sokkal nagyobb érdeklődést mutattak az ürülékes búvóhelyek iránt.

Ezután Weiss egyenként engedett darazsakat lakott menedékekhez. Ebben az esetben az ürüléket vagy az üveggyöngyöket a szomszédos levélen hagyta, olyan közel, hogy a hernyó „takarítási ösztöne” még ne ébredjen fel. A darazsak kegyetlen pontossággal találták meg a búvóhelyet az ürülék közelében: 17 hernyóból csak 3 maradt életben öt percnél tovább, míg a tiszta menedékekben 14 élte túl a kísérletet.


A kilövés anatómiája
Már csak egyetlen kérdés maradt megválaszolatlan. Miért lövi ki az ürülékét a hernyó, miért nem viszi csak a levél szélére és hagyja, hogy simán lepottyanjon? A választ egy másik kutató, Stanley Caveney, a kanadai Nyugat-Ontariói Egyetem zoológusa adta meg. Ő egy rokon faj a brazíliai rózsanád-busalepke (Calpodes ethilus) hernyóit vizsgálta.

Fölfedezte, hogy ürítés előtt a hernyók testfolyadékot pumpálnak a hátsó felükbe, így növelve ott a nyomást. Ez végigpréseli az ürülékgolyót a végbélen, de annak végén az anális fésű nevű fogazott kutikulaszerv a bélfalon lévő duzzadt gyűrűre hajolva megakadályozza az ürülék kipottyanását. Amikor a szakasz nyomása eléri a maximumot, a fésű szabaddá teszi a gyűrűnyílást, az ürülék végére rácsapódik egy, a végbél fölött elhelyezkedő kemény lemez, és a székletgömb ágyúgolyóként repül ki.

A hátsó testvég vérnyomásának megnövelése sok hernyónál általános. Eredetileg talán az ürülék szokásos módon való eltávolítására vagy a jobb légcsere elősegítésére fejlődött ki. Amikor az ürülékkupac egyes esetekben halálos veszélyforrássá vált, az evolúció egyszerűen „elcsente” ezt mechanizmust és megtoldva az anális fésűvel kihozta belőle a legtöbbet: a biztonságot szolgáló és igen látványos ürülékkilövő szerkezetet.