In the Egyptian Book of the Dead, there’s a banishment spell that declares, “Be far from me, O vile cockroach.” More than 3,000 years later, we’re still trying to oust these insects. But from poison traps to hastily brandished slippers, cockroaches seem to weather just about everything we throw at them. So what makes cockroaches so hard to kill?
Egipska Księga Umarłych zawiera zaklęcie wypędzające. “Trzymaj się ode mnie z daleka, O, plugawy karaluchu”. Ponad 3000 lat później nadal próbujemy pozbyć się tych insektów z naszych domów. Jednak ani trutki, ani energiczne wymachiwanie kapciem nie robią na karaluchach większego wrażenia. Co sprawia, że karaluchy tak trudno zabić?
There are nearly 5,000 cockroach species. 99% of them live in a range of habitats where they play important ecological roles by recycling dead or decaying organic matter and nourishing other animals. But a couple dozen species adapted to live in close association with humans. German and American cockroaches are among the most common. And they owe their resilience to a combination of physical and chemical adaptations.
Istnieje prawie 5000 gatunków karaluchów. 99% z nich występuje w siedliskach, w których pełni ważne ekologiczne funkcje. Rozkłada martwą i gnijącą materię organiczną oraz stanowi pożywienie dla innych zwierząt. Ale pozostałe kilkadziesiąt gatunków przystosowało się do życia w otoczeniu człowieka. Karaczany prusaki i karaczany amerykańskie należą do najczęściej spotykanych. Te gatunki odporność zawdzięczają adaptacjom fizycznym i chemicznym.
When it comes to old-fashioned removal methods, they're troublingly tenacious. An American cockroach’s sensory hairs or structures pick up subtle air currents and rapidly send signals to its central nervous system. The roach can then turn and sprint away within a few milliseconds. And it’s among the fastest invertebrates ever recorded, reaching speeds of up to 50 body lengths per second. This would be the human equivalent of running more than 300 kilometers per hour. And finding a hiding place is no problem. With its flattened, flexible body, an American cockroach can squeeze into spaces less than a quarter of its height. Even if we do land a hit, it can withstand compressive forces of up to 900 times its own weight by distributing the impact along its body.
Tradycyjne metody eksterminacji są wobec nich niepokojąco nieskuteczne. Włoski czuciowe karaczana amerykańskiego wychwytują subtelne ruchy powietrza i natychmiast wysyłają sygnały do centralnego układu nerwowego. Karaluch jest w stanie się odwrócić i uciec w ciągu kilku milisekund. To jeden z najszybszych znanych bezkręgowców. Pokonuje do 50 długości swojego ciała na sekundę. To tak jakby człowiek biegł z prędkością 300 kilometrów na godzinę. Znalezienie kryjówki to też dla karalucha żaden problem. Spłaszczone, elastyczne ciało pozwala karaczanowi amerykańskiemu wcisnąć się w szpary mniejsze niż jedna czwarta jego wysokości. Nawet jeśli uda nam się dopaść karalucha, jest on w stanie wytrzymać nacisk 900-krotnie przekraczający ciężar owada, rozkładając siłę uderzenia wzdłuż ciała.
And the cockroach’s toughness doesn’t end there. Cockroaches can eat a variety of organic matter, including hair, dead skin, adhesives, and paper. This is made possible by an expansive set of digestive enzymes. Cockroaches are able to thrive even in nutrient-poor environments. Roaches often eat decaying foods that are low in nitrogen— an essential component of DNA and proteins. But they survive by storing nitrogen-containing wastes in their bodies and having a resident group of bacteria recycle the nitrogen into useful molecules for them.
Jednak odporność tego insekta nie sprowadza się tylko do tego. Karaluchy żywią się różnymi rodzajami materii organicznej, w tym włosami, martwym naskórkiem, klejami i papierem. Jest to możliwe dzięki licznym enzymom trawiennym. Karaluchy dobrze sobie radzą nawet w środowiskach ubogich w składniki odżywcze. Często jedzą zepsutą żywność o niskiej zawartości azotu, niezbędnego składnika DNA i białek. Udaje im się to przeżyć, bo magazynują w swoich ciałach produkty przemiany azotu i mają florę bakteryjną rozkładającą azot na użyteczne cząsteczki.
Meanwhile, German cockroaches will eat their own poop, vomit, and dead or dying colony members without hesitation. An American cockroach will frolic in sewers, consuming excrement and toting microbes like Staphylococcus aureus and E.coli. But they’ll rarely suffer any consequences. This is because they’re equipped with genes that provide immunity against numerous pathogens. These genes are often duplicated many times over. So when infected, the cockroach’s immune system efficiently unleashes many antimicrobial molecules.
Karaczany prusaki nie pogardzą własnymi kupami i wymiocinami, a nawet martwymi czy umierającymi członkami kolonii. Karaczany amerykańskie buszują w kanałach ściekowych, zjadając ludzkie odchody i przenosząc bakterie, takie jak gronkowiec złocisty czy E. coli. Ale rzadko kończy się to dla karaluchów źle. A to dlatego, że geny zapewniają im odporność przeciwko licznym patogenom. Geny te są często wielokrotnie powielane. Kiedy więc karaluch zostaje zakażony, jego system odpornościowy uwalnia bakteriobójcze cząsteczki w dużych ilościach.
Cockroaches also have a slew of defenses against pesticides. When a non-resistant roach walks on a surface that’s been sprayed with a pyrethroid insecticide, for example, the results will likely be fatal. Once absorbed, the chemical binds to sodium channel proteins, which help propagate nerve impulses. The pyrethroid keeps the sodium channels open, so the nerves fire repeatedly. And soon, the cockroach dies. But if a resistant roach is exposed to pyrethroids, it’ll be just fine. Genetic mutations have given them sodium channels that the pyrethroids can’t bind to. The cockroach also produces more detoxification enzymes, which render the pesticide harmless, and the cockroach simply excretes it as a waste. Because German cockroaches reproduce especially quickly, populations may evolve resistance to a new pesticide within months. So far, they're already resistant to 43 different chemicals.
Karaluchy dysponują też całym arsenałem broni przeciwko pestycydom. Jeśli nieuodporniony karaluch wejdzie na powierzchnię spryskaną środkiem owadobójczym, na przykład z grupy pyretroidów, będzie to zapewne fatalne w skutkach. Wchłonięta substancja chemiczna wiąże się z białkami kanałów sodowych odpowiedzialnych za przewodzenie impulsów nerwowych. Pyretroid utrzymuje kanały sodowe w stanie otwarcia, więc dochodzi do licznych wyładowań neuronów. Wkrótce potem karaluch umiera. Ale jeśli uodporniony karaluch zostanie wystawiony na działanie pyretroidów, nic mu nie będzie. Dzięki mutacjom genetycznym wykształcił kanały sodowe, których pyretroidy nie mogą związać. Taki karaluch wytwarza też więcej enzymów detoksykacyjnych, które czynią pestycyd nieszkodliwym. Karaluch po prostu go wydala. Ponieważ karaczany prusaki rozmnażają się błyskawicznie, populacje mogą rozwinąć odporność na nowe pestycydy w ciągu kilku miesięcy. Już teraz uodporniły się na 43 różne substancje chemiczne.
But contrary to popular belief, cockroaches would probably not survive a nuclear apocalypse. Compared with other insects, cockroaches are only mildly tolerant to radiation. They would die near the sites of nuclear explosions and would still be severely compromised miles away. Moreover, disasters that threaten humanity also jeopardize the habitats and buffets we provide roaches. Perhaps the only way to beat them is through our mutual destruction. Or maybe cockroaches would find even more surprising ways to thrive long after we’re gone.
Jednak wbrew powszechnemu przekonaniu karaluchy pewnie nie przeżyłyby nuklearnej zagłady. W porównaniu z innymi owadami karaluchy mają niewielką tolerancję na promieniowanie. W pobliżu miejsc eksplozji jądrowych by zginęły, a wiele kilometrów od wybuchu ich życie byłyby poważnie zagrożone. Co więcej, katastrofy zagrażające ludzkości zagrażają też schronieniom i stołówkom, które zapewniamy karaluchom. Być może jedyny sposób na ich pokonanie to unicestwić siebie i je naraz. Ale może nawet wtedy karaluchy znalazłyby sposób, żeby się rozwijać długo po tym, kiedy nas już nie będzie.