Natura potrafiła wyposażyć zwierzęta w chemiczne miotacze, wyrzutnie jadu, generatory prądu i zbiorniki z łatwopalnymi substancjami. Czy mogłaby połączyć te rozwiązania i stworzyć organizm, który zionie ogniem niczym legendarny smok? Teoretycznie można zaprojektować taki mechanizm. W praktyce wymagałby on biologicznej instalacji bardziej skomplikowanej niż wszystko, co znamy ze świata zwierząt.
Czego potrzebowałby biologiczny miotacz ognia?
Nie znamy żadnego współczesnego ani wymarłego zwierzęcia, u którego potwierdzono zdolność do kontrolowanego wytwarzania płomienia. Aby było to możliwe, organizm musiałby jednocześnie:
- produkować łatwopalną substancję;
- bezpiecznie przechowywać ją w ciele;
- mieszać paliwo z odpowiednią ilością powietrza;
- wyrzucać mieszaninę poza obręb głowy;
- uruchamiać zapłon dopiero w bezpiecznej odległości;
- chronić jamę ustną, drogi oddechowe, oczy i skórę przed płomieniem;
- odprowadzać ciepło i unikać zatrucia produktami spalania.
Każdy z tych problemów osobno można częściowo rozwiązać biologicznie. Największą trudność stanowiłoby połączenie wszystkich elementów w jeden sprawny i odporny na awarie system. W przypadku pomyłki smokowi groziłoby nie tyle kichnięcie dymem, ile bardzo krótka kariera ewolucyjna.
Krowa jako producent smoczego paliwa
Samo biologiczne wytwarzanie gazu palnego nie jest niczym niezwykłym. W żwaczu przeżuwaczy mikroorganizmy rozkładają pokarm roślinny w warunkach beztlenowych. Jednym z produktów tej fermentacji jest metan.
Bydło może wytwarzać około 250–500 litrów metanu na dobę. Gaz nie jest gromadzony w specjalnym zbiorniku, lecz usuwany przede wszystkim przez odbijanie. Wbrew popularnym żartom większość metanu wydostaje się więc przez pysk, a nie z przeciwnego końca zwierzęcia.
Nie oznacza to jednak, że krowa jest smokiem oczekującym na iskrę. Metan pali się tylko po wymieszaniu z tlenem w odpowiednich proporcjach. Zbyt uboga lub zbyt bogata mieszanina nie zapali się. Zwierzę musiałoby ponadto przechowywać gaz pod kontrolą, skierować go w zwarty strumień i nie dopuścić, aby płomień cofnął się do wnętrza przewodu pokarmowego. Biologiczny zbiornik pełen mieszaniny metanu i powietrza byłby nie tyle przydatnym narządem, ile potencjalną bombą.
Chrząszcz bombardier: najbliżej biologicznego działa
Najbardziej „smoczy” mechanizm obronny występuje u chrząszczy bombardierów. Owady te przechowują w odwłoku mieszaninę prekursorów chemicznych, zawierającą między innymi hydrochinony i nadtlenek wodoru. W chwili zagrożenia substancje trafiają do komory reakcyjnej wyposażonej w odpowiednie enzymy.
Rozpoczyna się gwałtowna reakcja egzotermiczna, czyli wydzielająca ciepło. Powstają drażniące benzochinony, woda i tlen, a rosnące ciśnienie wyrzuca gorącą ciecz na zewnątrz. U niektórych bombardierów jej temperatura może dochodzić do około 100°C.
Wydzielina opuszcza ciało seriami niezwykle szybkich impulsów. Chrząszcz może kierować strumień w stronę napastnika, a specjalne zastawki i odporna osłona komory chronią jego własne tkanki.
To imponujący biologiczny miotacz chemiczny, ale nadal nie jest to płomień. Zachodzi gwałtowna reakcja i wyrzut gorącej cieczy, lecz substancja nie spala się w powietrzu. Co więcej, bombardier strzela z końca odwłoka, więc pod względem konstrukcyjnym przypomina raczej miniaturowe działo niż smoka.
Zwierzęta potrafią celnie pluć
Przyroda rozwiązała również problem kierowania strumienia substancji w stronę przeciwnika.
Kobry plujące wyrzucają jad przez odpowiednio ukształtowane otwory w przedniej części zębów jadowych. Celują przede wszystkim w oczy napastnika. Trafienie może spowodować silny ból, stan zapalny, uszkodzenie rogówki, a bez szybkiego przemycia nawet utratę wzroku.
Skunksy rozpylają cuchnącą wydzielinę produkowaną przez gruczoły położone w pobliżu odbytu. Potrafią z dużą dokładnością skierować ją na przeciwnika znajdującego się w odległości kilku metrów.
Pająki z rodzaju Scytodes, nazywane plujkami, wyrzucają z gruczołów jadowych lepką mieszaninę, która zygzakowatymi pasmami przykleja ofiarę do podłoża. Dopiero potem pająk podchodzi i ją kąsa.
Żaden z tych strumieni nie płonie, ale zwierzęta pokazują, że biologiczna dysza, zawór i system celowania są jak najbardziej możliwe.
Ptak z olejową bronią
Fulmary i niektóre inne ptaki rurkonose przechowują w żołądku wysokoenergetyczny olej powstający z pokarmu. Jest on bogaty w lipidy i może służyć jako zapas energii podczas długich lotów oraz jako skoncentrowany pokarm dla piskląt.
W sytuacji zagrożenia fulmar potrafi wystrzelić oleistą ciecz w stronę napastnika. Dla atakującego ptaka zabrudzenie piór może być bardzo niebezpieczne, ponieważ osłabia ich wodoodporność i właściwości termoizolacyjne.
Olej żołądkowy jest materiałem energetycznym, ale fulmar go nie podpala. Aby z takiej wydzieliny powstał smoczy płomień, należałoby rozpylić ją na drobne krople, wymieszać z powietrzem i dostarczyć energię zapłonu. Kolejny element smoka istnieje więc w naturze, lecz działa całkowicie osobno.
Czy zwierzę mogłoby wytwarzać iskrę?
Zwierzęta elektryczne dowodzą, że organizm może generować wysokie napięcie. Najbardziej znane są strętwy elektryczne, tradycyjnie nazywane węgorzami elektrycznymi, choć nie są prawdziwymi węgorzami. Należą do ryb strętwokształtnych.
Ich narządy elektryczne są zbudowane z tysięcy zmodyfikowanych komórek mięśniowych, nazywanych elektrocytami. Działają one trochę jak biologiczne ogniwa połączone szeregowo. Jednoczesne pobudzenie komórek pozwala wytworzyć silne wyładowanie służące do ogłuszania zdobyczy, obrony i orientacji.
Wyładowanie elektryczne nie jest jednak automatycznie iskrą zdolną zapalić gaz. Narząd strętwy działa w wodzie, która przewodzi prąd i rozprasza energię inaczej niż powietrze. Hipotetyczny smok potrzebowałby elektrod umieszczonych blisko wylotu dyszy oraz niewielkiej przerwy, przez którą przeskakiwałaby iskra. Jednocześnie narząd zapłonowy musiałby być odizolowany od mokrych tkanek jamy ustnej.
Ewolucja musiałaby zatem przekształcić biologiczny paralizator w odpowiednik świecy zapłonowej.
Dlaczego smocze paliwo byłoby niebezpieczne?
Paliwo wytwarzane przez zwierzę musiałoby mieć wysoką wartość energetyczną, ale nie mogłoby uszkadzać zbiornika ani przenikać do innych tkanek. Organizm potrzebowałby również sposobu szybkiego uzupełniania zapasów.
Produkcja paliwa kosztowałaby dużo energii. Każdy ognisty wystrzał oznaczałby spalenie związków organicznych, które zwierzę mogłoby wykorzystać do wzrostu, ruchu lub rozmnażania. Broń musiałaby więc zapewniać ogromną przewagę nad konkurentami i drapieżnikami, aby jej utrzymanie było opłacalne.
Problematyczny byłby także odrzut gorących gazów. Płomień ogrzewa nie tylko to, co znajduje się przed dyszą. Promieniowanie cieplne i zawirowania powietrza mogłyby poparzyć pysk oraz oczy zwierzęcia, szczególnie podczas wiatru. Konieczne byłyby grube, słabo unerwione osłony, odporne błony śluzowe oraz system zamykania dróg oddechowych na czas wystrzału.
Smok musiałby też uważać, aby nie próbować zionąć ogniem pod wodą, w ciasnej jaskini ani podczas czkawki.
Czy wymarłe zwierzę mogło mieć taki mechanizm?
Zapis kopalny nie dostarcza dowodów na istnienie zwierząt wykorzystujących kontrolowane spalanie. Nie znamy kości, pancerzy ani innych struktur, które można byłoby wiarygodnie uznać za część biologicznego miotacza ognia.
Trzeba jednak zachować ostrożność. Gruczoły, zbiorniki, przewody i wydzieliny należą do struktur, które bardzo rzadko zachowują się w skamieniałościach. Gdyby nie istniały współczesne kobry plujące, chrząszcze bombardery czy strętwy, prawdopodobnie nie potrafilibyśmy odtworzyć ich niezwykłych możliwości na podstawie samych kości lub pancerzy.
Nie oznacza to jednak, że możemy uznać istnienie ziejących ogniem zwierząt za prawdopodobne. Brak dowodów łączy się tutaj z ogromnymi trudnościami fizjologicznymi i ewolucyjnymi. Możemy jedynie stwierdzić, że zapis kopalny nie pozwala poznać wszystkich mechanizmów obronnych wymarłych organizmów.
Ogień starszy od dinozaurów
Choć żadne znane zwierzę nie nauczyło się wytwarzać płomienia, sam ogień towarzyszy życiu na lądzie od setek milionów lat. Do powstania naturalnego pożaru potrzebne są trzy elementy: palny materiał, tlen oraz źródło zapłonu, na przykład piorun lub aktywność wulkaniczna.
Najstarsze ślady pożarów zachowały się jako mikroskopijne fragmenty kopalnego węgla drzewnego w skałach sylurskich. Znaleziska z Walii i Gór Świętokrzyskich mają około 430 milionów lat. Pokazują, że pożary pojawiły się już w bardzo wczesnych ekosystemach lądowych, gdy roślinność była jeszcze niska i znacznie mniej rozwinięta niż współczesne lasy.
Obecność zwęglonych szczątków wskazuje również, że atmosfera zawierała wystarczająco dużo tlenu, aby podtrzymać spalanie. Od karbonu, kiedy rozległe obszary porastały bujne lasy i bagna, zapis kopalnych pożarów staje się znacznie bogatszy.
Ewolucja wybrała bezpieczniejsze rozwiązania
Ogień stał się ważnym elementem ziemskich ekosystemów, ale zwierzęta nauczyły się przede wszystkim go unikać, przetrwać jego działanie lub wykorzystywać środowiska powstałe po pożarach.
Ewolucja stworzyła toksyny, kwasy, jady, gorące wydzieliny, klejące pociski, cuchnące aerozole oraz generatory prądu. Poszczególne elementy smoczego wyposażenia naprawdę istnieją. Nigdy jednak nie zaobserwowano ich połączenia w biologiczny palnik.
Smok ziejący ogniem nie łamie jednego prostego prawa przyrody. Wymaga raczej rozwiązania całej listy problemów, z których każdy mógłby zakończyć się samozapłonem konstruktora. Dlatego pozostaje znakomitym stworzeniem legendarnym – złożonym z prawdziwych biologicznych pomysłów, które natura roztropnie rozdzieliła pomiędzy różne gatunki.
Ilustracja w zajawce: Karen Arnold, domena publiczna
