Veel insecten hebben zich door de evolutie heen voorzien van uitzonderlijke chemische wapens die hen helpen tegen roofdieren of vijandige concurrenten. Deze moleculen, geproduceerd door verschillende klieren en organen, kunnen variëren van afweerstoffen tot giftige verbindingen. De complexiteit van deze mechanismen laat zien hoe verfijnd de interacties in de natuur kunnen zijn, waarbij organismen chemische stoffen gebruiken om hun overleving te waarborgen.

Een opvallend voorbeeld zijn de soldaattermieten van de Australische soort Nasutitermes exitiosus, die als "mobiele artillerieeenheden" worden beschreven. Deze termieten schieten een mengsel van terpenen en grotere moleculen uit een speciale klier op hun kop. De afschrikwekkende vloeistof, die een mengsel bevat van onder andere limoneen, α‑pijnal, en β‑pijnal, irriteert de ogen en de huid van hun vijanden. De termieten richten hun schoten op invallende mieren, die niet alleen door de geurige terpenen worden afgeschrikt, maar ook vast komen te zitten door de viskeuze grotere moleculen. Het geurige mengsel fungeert daarnaast als een alarmferomoon, waardoor andere soldaattermieten zich verzamelen en samen het doelwit uitschakelen.

Insecten kunnen ook andere giftige verbindingen gebruiken, zoals cyanide, een stof die door verschillende insecten wordt geproduceerd. In plaats van cyanide op te slaan, synthetiseren dieren zoals de aardcentipedes (orde Geophilidia) de giftige stof pas wanneer ze zich bedreigd voelen. De cyanohydrinen die zij in hun lichaam dragen, worden door enzymen omgezet in waterstofcyanide (HCN), een krachtig gif dat de ademhaling van vijanden blokkeert. Deze stof wordt via gespecialiseerde klieren uitgestoten, waarmee de centipedes zich kunnen verdedigen tegen roofdieren.

De zes-vlek burnetmot (Zygaema filipoendulae) is een ander voorbeeld van een insect dat cyanide in zijn afweersysteem integreert. De mot verkrijgt giftige stoffen zoals linamarin en lotaustralin van de hostplant Lotus corniculatus en produceert deze zelf. Deze cyanohydrinen, die suikergroepen bevatten, worden omgezet in cyanide en kunnen vijanden afschrikken door hun bitterheid en toxiciteit. Het felgekleurde patroon van de mot, dat de onsmakelijkheid symboliseert, is een voorbeeld van aposematisme, waarbij de diersoort aangeeft dat het niet gegeten moet worden.

In een ander geval gebruiken de zogenaamde blarenkevers van de familie Meloidae een chemisch middel dat bekend staat als cantharidine, een stof die ze via hun bloed uitscheiden wanneer ze zich bedreigd voelen. Deze stof is extreem toxisch voor roofdieren zoals mieren en spinnen, die voedsel met cantharidine vaak mijden. Dried en poederachtige resten van deze kevers, bekend als 'Spaanse vliegen', werden in het verleden gebruikt als afrodisiacum, maar het gebruik ervan kan ernstige schade aan de nieren en het voortplantingssysteem veroorzaken.

Planten hebben eveneens een chemische strategie ontwikkeld om zichzelf te beschermen en te reproduceren. Ze produceren een breed scala aan stoffen om zich tegen herbivoren te verdedigen, waaronder bittere of giftige verbindingen die de smaak of de gezondheid van de aanvallers kunnen beïnvloeden. Sommige planten gebruiken geuroverlastende moleculen om insecten af te schrikken, terwijl andere juist geurstoffen gebruiken om bestuivers aan te trekken. Terpenen, een klasse van organische verbindingen die uit isopreeneenheden zijn opgebouwd, spelen hierbij een cruciale rol. Veel bloemen, bijvoorbeeld, gebruiken terpenen zoals linalool en geraniol om bijen aan te trekken, die essentieel zijn voor de bestuiving van veel gewassen.

De rol van bestuivers, met name bijen, in het ecosysteem kan niet genoeg benadrukt worden. Deze insecten, die nectar verzamelen uit bloemen, spelen een vitale rol in de voortplanting van bloeiende planten. Veel van de geurstoffen die door planten worden geproduceerd, zijn specifiek afgestemd op het aantrekken van bijen. Deze stoffen zijn niet alleen belangrijk voor de voortplanting van de planten, maar ook voor de landbouw, aangezien ze de oogsten van talloze gewassen mogelijk maken. Een interessante uitzondering op de bijen is de Euglossine bij, die bekendstaat om zijn vermogen om een breed scala aan chemische stoffen te verzamelen, waaronder zelfs insecticiden zoals DDT, zonder er nadelige effecten van te ondervinden.

De manier waarop planten en dieren chemische stoffen gebruiken voor hun overleving en voortplanting biedt een fascinerend kijkje in de dynamiek van de natuur. Van insecten die zich verdedigen met giftige verbindingen, tot de subtiele geuren die bloemen afgeven om bestuivers aan te trekken, de chemie van het leven is een krachtig hulpmiddel dat niet alleen de overleving van een soort garandeert, maar ook het behoud van hele ecosystemen.

Hoe kunnen we insecten afweren? Van DEET tot natuurlijke alternatieven

In de strijd tegen insecten heeft de mensheid al duizenden jaren verschillende technieken ontwikkeld. Eén van de oudste methoden is het ophangen van gekneusde plantenmaterialen in woningen, die bepaalde afweermoleculen kunnen afgeven. In sommige delen van de wereld, zoals het Verenigd Koninkrijk, worden insecten vaak als een simpele hinder ervaren. Elders, vooral in tropische gebieden, is de situatie ernstiger, met name waar het gaat om muggen. De Anopheles-muggen, die de malaria overdragen, zijn bijvoorbeeld verantwoordelijk voor het overlijden van meer dan een half miljoen mensen per jaar. Andere muggen, zoals de Aedes, dragen ziekten over zoals dengue, gele koorts en Rift Valley-koorts, die ook door Culex-muggen kunnen worden verspreid.

Het besef van ziekten die door insecten worden overgedragen, bestaat al duizenden jaren, en de mens heeft altijd gezocht naar manieren om de verspreiding van deze ziektes tegen te gaan. De oude Egyptenaren zouden bijvoorbeeld al afweermiddelen hebben gebruikt. Cleopatra zelf zou onder een muskietennet geslapen hebben, wat tegenwoordig vaak met insecticiden is behandeld. De Tweede Wereldoorlog gaf een impuls aan de ontwikkeling van synthetische insecticiden. De Britse en Amerikaanse legers waren actief in gebieden waar malaria veel voorkwam, en tegelijkertijd was er weinig toegang tot de traditionele antimalariamiddelen zoals kinine. In die periode werd het meest gebruikte synthetische afweermiddel, DEET, ontwikkeld en in 1946 gebruikt door het Amerikaanse leger, om vervolgens beschikbaar te komen voor de burgerbevolking.

DEET, een afkorting voor N,N-diethyltoluamide, is relatief eenvoudig te maken. Het proces begint met 3-methylbenzoïnezuur, dat wordt omgezet in het bijbehorende acylchloride. Dit reageert met diëthylamine, waardoor DEET ontstaat. Dit middel is zeer effectief als muggenafweermiddel, hoewel er kleine bijwerkingen kunnen optreden, zoals huidirritatie. Toch zijn meldingen van DEET-vergiftiging uiterst zeldzaam, en deze treden meestal op na opzettelijke overdoses. Uit alle beschikbare gegevens blijkt dat DEET over het algemeen als veilig wordt beschouwd.

Maar hoe werkt DEET precies? Wetenschappers hebben vastgesteld dat muggen zich aangetrokken voelen door verschillende moleculen die mensen uitstralen, zoals kooldioxide, melkzuur, 2-hydroxypropanoïnezuur, 1-octen-3-ol en sulcaton. Eén theorie stelt dat afweermiddelen zoals DEET een onzichtbaar ‘deken’ van dampen vormen dat fungeert als een barrière tussen de mug en de mens. Hierdoor kunnen muggen de geurstoffen niet detecteren. Experimenten tonen aan dat vrouwelijke Aedes aegypti-muggen zich nog steeds aangetrokken voelen tot mensen wanneer DEET aanwezig is, maar zodra ze in contact komen met DEET-gedekte huid, worden ze afgeschrikt. Dit mechanisme is complex: DEET beïnvloedt voedselinname bij andere insecten zoals de Drosophila melanogaster, maar bij muggen lijkt DEET via hun voelsprieten te worden gedetecteerd, niet via hun monddelen.

Naast synthetische middelen zijn er ook natuurlijke alternatieven die in populariteit toenemen. Citronellaolie bijvoorbeeld, die in veel insectenwerende middelen voorkomt, heeft echter het nadeel dat het relatief vluchtig is en vaak opnieuw aangebracht moet worden. Citronella bevat onder andere citronellal, wat afkomstig is van verschillende plantenolieën, en lemon eucalyptus. Een veelbelovende natuurlijke afweermiddel is p-menthaan-3,8-diol (PMD), dat wordt gewonnen uit lemon eucalyptusolie. Dit middel is minder vluchtig dan citronella en blijft langer op de huid, wat betekent dat het minder vaak opnieuw moet worden aangebracht. PMD is goedgekeurd voor gebruik in malaria-gebieden.

Het productieproces van PMD is echter complex. Het kan worden geproduceerd via een hydratatiereactie met verdund zwavelzuur, wat resulteert in de vorming van een ringstructuur. Dit proces is gevoelig voor temperatuur, en verschillende isomeren van PMD kunnen worden gevormd, die verschillend werken op de muggen. Onder de isomeren blijkt 1R-(+)-cis-PMD het krachtigst, terwijl 1R-(−)-trans-PMD het minst effectief is.

De populariteit van alternatieve insectenwerende middelen zoals armbanden, sonische afweermiddelen of citronellakaarsen is de laatste jaren gestegen, maar wetenschappelijke tests hebben aangetoond dat veel van deze producten geen merkbare werking hebben. Vergelijkende tests van DEET en PMD met alternatieve middelen hebben aangetoond dat de eerste twee stoffen veruit het meest effectief zijn in het afweren van muggen.

In de zoektocht naar efficiënte en veilige manieren om insecten te weren, is het belangrijk te begrijpen dat de effectiviteit van een afweermiddel vaak afhangt van de chemische eigenschappen van het actieve bestanddeel. Hoewel synthetische middelen zoals DEET veelbelovend zijn, is er ook groeiende belangstelling voor natuurlijke alternatieven, waarvan sommige veelbelovend blijken te zijn in specifieke omgevingen. Desondanks moeten we voorzichtig zijn met de keuze van afweermiddelen, omdat de effectiviteit niet alleen afhangt van het middel zelf, maar ook van factoren zoals de duur van de werking, de mogelijke bijwerkingen en de aanwezigheid van resistente insecten.

Welke smaken en combinaties vormen de kern van een veelzijdige soep- en gerechtencultuur?
Hoe wordt waterstof bij hoge druk opgeslagen?
Hoe de Amerikaanse pers de Cubaanse kwestie en de oorlogen van de 19e eeuw beïnvloedde
Wat is de betekenis van de bescherming van journalisten in de huidige politieke klimaat?