Képzelje el, hogy az erdő talaján mászkálsz, és egyáltalán nem keresel egy kicsit a gombát, amelyre rá akar rágni, amikor a semmiből megjelenik egy dudáló szemmel egy hangya és egy pár hosszú, karcsú, borotvapengével felszerelt mandibál, amely a feje mögé húzódik. . Megpróbál elugrani a biztonság érdekében, de a lény állkapocsai túl gyorsak - fél milliszekundummal megverve, két oldalról egyszerre ütköznek rád, mielőtt egyáltalán bárhová elmentek. Ez egy tipikus élmény a rugósfark szomorú, rövid életében, amelyet a Myrmoteras nemzetség vad vadászcsapdája választott .
A csapda-állkapocs hangyák már régóta lenyűgöző forrásként szolgálnak Fred Larabee számára, aki a Smithsonian Nemzeti Természettudományi Múzeum posztdoktori kutatója, és a Myrmoteras minták élettanáról szóló, a mai napon a Experimental Biology Journalban közzétett élvonalbeli cikk vezető szerzője. A tanulmányban Larabee és társai két különálló kérdésre kívánnak választ adni ezekről a ritka malajziai rovarokról: pontosan milyen gyorsak a halálos állkapcsuk, és hogyan generálják az erejüket?
A mirmoterák - a görögül a „szörnyű hangyától ” - csak egy csapda-áll állású hangya fajtája, és ebben egy ritka fajta. A vizsgálathoz négy teljes kolónia, a nembe tartozó két faj közül kettőből történő összegyűjtése kiterjedt rágcsálást igényelt a borneai dzsungellevelek almán keresztül. A csapda-állkapocs kutatása olyan lenyűgözővé teszi a Larabee-t és más myrmecologistákat (hangyabiológusok), hogy megfigyelték egymástól teljesen független fajok funkcionális hasonlóságát.
"A csapda-állkapocs valóban figyelemre méltó" - mondja Larabee, aki megjegyzi, hogy öt különféle hangya nemzetségben alakultak ki öt különféle formában. „Többször fejlődtek ki a hangyákban. A teljesen más vonal, a viselkedés és a morfológia eltérő eredetének megnézése egyedülálló lehetőséget biztosít az összefonódó evolúció tanulmányozására - alapvetően ennek a [csapda-állkapocs] rendszernek a többszöri, párhuzamos fejlődésére. ”
Amikor Larabee felajánlotta a lehetőséget Myrmoteras-kel való együttműködésre - egy nemzetségről, amelyről keveset tudtak keveset -, a hold fölött volt. Korábban már dolgozott a leggyakoribb csapda-állkapocs nemzedékekkel, az Anochetus - szal és az Odontomachus- szal, de tudva a konvergáló evolúció természetét, valószínűnek tartotta, hogy a Myrmoteras hangyák ugyanazt az ördögi támadási képességet fejlesztették ki egészen más anatómiai eszközökkel.
Larabee és társszerzői azt várták, hogy a Myrmoteras mandibilis támadás egyedinek tekinthető, ám meglepődésének mértéke más nemzetségekkel szembeni különbsége miatt.
A hangyák megrázó állkapocs-sztrájk szögsebességének mérésére a csapat nagysebességű fényképezésre támaszkodott.
"Olyan kamerát használtunk, amely képes másodpercenként 50 000 képkocka sebességgel filmezni a mozgás lelassítására." - mondja ", és ez elég gyors volt ahhoz, hogy lelassítsa, hogy ténylegesen megmérje a sztrájk időtartamát és a csúcs sebességét is. .”
A leggyorsabb mandibulak óránként 60 mérföldes lineáris sebességgel mozognak, és teljes mozgásuk befejeződik az idő kb. 1/700-a alatt, amíg az embernek pislogni kell a szemük.
Szórakoztatóan azonban, ami meglepte Larabeet, az volt, hogy ez az eredmény nem volt olyan gyors. "A többi csapda-állkapocshoz képest elég lassú" - mondja nevetve. Valójában az Odontomachus hangyák csipeszmozgása kétszer olyan gyors.
Larabee szerint a Myrmoteras állkapocs-sztrájk összehasonlító lassúságának oka az anatómiai struktúrákhoz kapcsolódhat, amelyek lehetővé teszik - a kutatás második részének tárgya.
A kipróbált és valós módszer mellett, amellyel mikroszkóp alatt vizsgálják meg a példányokat nyomok és állkapocs-rendszerük működésére, a Larabee csapata behozott egy modern technológiát, amelyet korábban még nem tesztelték a csapda-állkapocs hangya kutatás területén: Röntgen mikro-CT vizsgálat.
A CAT-vizsgálat lényegében egy összeomlott verziója, amelyet az orvos irodájában kaphat. A mikro-CT technika lehetővé teszi a Larabee-hez hasonló kutatók számára, hogy jobban megismerjék az adott mintában lévõ belső struktúrákat, és hogy ezek hogyan vannak elrendezve három- dimenziós tér.
„Digitális környezetben - mondja Larabee -, képes volt„ megnézni a szerkezeteket és megnézni, hogy miként kapcsolódnak egymáshoz, és ahol az izmok kapcsolódnak az állkapocshoz. ”A mikro-CT technológia hatalmas támogatója, amely jelentős betekintést nyújt a minta károsítása nélkül. (Tekintettel arra, hogy az archivált példányok tanulmányozásának bevált gyakorlata nem változtatja meg őket, a mikro-CT komoly jótékonysági hatás lehet a Larabee múzeum munkatársai számára.)
Corrie Moreau, az evolúciós biológus és entomológus, a Chicagói Természettudományi Múzeum professzora izgatott a Myrmoteras kutatás technikai szigoráról és annak a területre gyakorolt lehetséges következményeiről.
"Larabee, Gronenberg és Suarez tanulmányának igazi ereje" - mondja a nő - az eszközök és technikák sokfélesége, amelyet a szerzők használtak annak érdekében, hogy teljes mértékben megértsék a hangyák e csoportjának alkalmazott mechanizmusait az erőerősítés elérése érdekében. "
Amit Larabee a CT-elemzésével megállapította, hogy a zár-, rugó- és indítómechanizmusok, amelyek lehetővé teszik a Myrmoteras számára az állkapocs-támadások végrehajtását, valószínűleg jelentősen különböznek a többi nemzetség csapda-állkapcsa hangyainak megfelelőitől.
A legérdekesebb talán a reteszelő mechanizmus, amely megtartja az állkapcsokat, ha nem kapcsolódnak be. A támadás elõtt a Myrmoteras mandibulumokat hihetetlen 270 fokkal választják el - Anochetusban és Odontomachusban ez a szög csak 180. A mikro-CT képalkotás némi (nagy energiájú) fényt sugároz erre, ami arra utal, hogy „két izom ellentétes karjai az állkapocs meghúzása mellett az állkapocs nyitva marad, mivel az izmok hozzá vannak kapcsolva az állkapocshoz. "
A Myrmoteras konfiguráció bizarr. "Ez egy olyan zárrendszer, amelyet más csapda-állkapocs-hangyáknál nem látsz" - mondja Larabee.
A röntgenképes mikro-CT képek lehetővé tették Larabee és társszerzői számára, hogy összekapcsolják a videókon és a mikroszkóp alatt megfigyelt képeket a hangyák fejeiben lévő izomcsoportokkal. Ebben a képen a kék a „gyorsan közelebb eső izom”, amelyről feltételezhetően mozgásba hozza az állkapocsot, és piros a „lassabban közelebbi izom”, ami befejezi a munkát. (Fredrick Larabee et al.) Ez a szokatlan reteszelő módszer az állkapocs-támadó berendezés egy másik aspektusát, a ravaszt jelzi. Más csapda-állkapocs hangyák fejében az indító izom - amely biztosítja az állkapocsok kezdeti nyomatékát - kicsi. A reteszelőrendszer működése miatt a Myrmoterasban azonban ez a kiváltó jelentősen csípőbb és könnyen észlelhető a CT-vizsgálatok során.
Végül, de nem utolsósorban a rugós mechanizmus, amely lehetővé teszi a Myrmoteras hangyák számára a potenciális energia tárolását, amely kinetikus energiává válik, amikor elengedik. Larabee feltételezi, hogy a tavaszi potenciál elsődleges forrása a hangyák fejeinek hátuljában levő lebeny, amely a nagy sebességű fényképezés során látta, hogy jelentősen deformálódik a támadások során. További kutatásokra van szükség, de Larabee szerint „a fej deformációja olyan nagy, hogy feltételezzük, hogy ez hozzájárulhat az energiatároláshoz”.
Mindezek a tényezők együttesen egyetlen Myrmoteras sztrájkot eredményeznek, hasonlóan a többi távoli csapda-állkapocs nemzetség makro szintjén elért sztrájkhoz, miközben a mikrotársadalom teljesen ötletes. És bár a Myrmoteras támadások nem csomagolnak ugyanolyan nagy méretű falikát, mint más hangyák, Larabee gyorsan rámutat arra, hogy megkapják a munkát.
„A fél milliszekundum semmire sem tüsszenthet sebesség szempontjából - mondja -, és elég gyors a rugófűrész rögzítéséhez.” A Myrmoteras hangyák még a gyengébb készülékeikkel is körülbelül százszor annyi energiát generálnak a rugalmas szerszámokkal. fejlődtek, mint amennyire valaha is képesek voltak, közvetlen izomműködés révén.
Miért pontosan ezek a hangyák fejlesztették ki ezt a képességet, nem világos, de Larabee szerint sok köze van a fürge célokhoz. "Végül ezek a ragadozók és a ragadozók közötti fegyverkezési versenyt végeznek" - mondja. „Ha gasell vagy, gyorsan kell futnod, és ez azt jelenti, hogy a gepárd még gyorsabban fog futni. És azt gyanítom, hogy olyan zsákmányok, amelyek nagyon gyorsan el tudnak menekülni ”- hasonlóan a rugós farokhoz -„ jó nyomást jelentenek az igazán gyors ragadozók kiválasztására ”.
Moreau optimista abban, hogy ez a kutatás további lehetőségeket nyit meg a konvergens evolúció nagyobb, gyakran megdöbbentő világában.
„Olyan sok hangyával és más organizmussal, amelyek erőteljesítmény-növelésre támaszkodnak, hogy elkapják a zsákmányt” - mondja az egyik azon, hogy vajon hányszor lehet kialakítani ezt a hatékony stratégiát az állatvilágban? És ez a tanulmány szépen hozzájárul e nagyon érdekes kérdés megértéséhez. "
