Ein close-up Bild von einem Myrmoteras trap-Kiefer Ameise. Bild: Steve Shattuck.
Unter dem Gewirr von Reben und Zweigen der Ost-Malaysischen Regenwald, ein kleines Kontingent von Ameisen trippelt frenetisch entlang der schattigen laub. Aber diese sind keine bloßen Picknick-Schädlinge—diese sind Myrmoteras trap-jaw Ameisen, furchterregende Raubtiere, bewaffnet mit langen, stacheligen, weit-agape Kiefer—, und Sie sind auf der Jagd. Plötzlich, ein Insekt-wie Springschwänze kommt in den anzeigen der trap-jaw ist facettenauge. Mit einem schnellen rush von der Ameise, es ist alles vorbei, und der kugelspringer ist kläglich angeheftet in der ant ‘ s stachelig Backen.
Sie würde vergeben werden, fehlt die Aktion, wenn man bedenkt, dass Myrmoteras Ameisen snap Ihre Backen shut lächerlich schnell, zu schnell für Ihre Augen und Gehirn registriert die Bewegung. Nun, neue Forschung veröffentlicht in the Journal of Experimental Biology hat ermittelt, wie die trap-jaw Ameisen ziehen Sie dieses sportliche Kunststück, enthüllt, dass die Schnellste Mund in den Dschungel ist nichts weniger als ein Wunder der evolutionären Technologie.
Zu lösen, was war hinter diesem blisteringly schnell beißen, die das Forscherteam—bestehend aus Wissenschaftlern des Smithsonian ‘ s National Museum of Natural History, das University of Arizona und der University of Illinois—brauchte, um die Ameisen in das Labor, wo Sie eine enge, detaillierte Blick auf, was Los war, nach unten auf Ihre teeny bug Köpfe. Das team sammelte ein paar Kolonien von zwei verschiedenen Arten von Myrmoteras trap-jaw Ameisen von der Insel Borneo, und zog Sie in das Labor. Es war klar, dass die Ameisen’ Kiefer Streik war unglaublich schnell, aber wie schnell war nicht bekannt. So, das trap-jaw Ameisen wurden zurückgehalten, und gefilmt mit einer high-speed Kamera. Die Ameisen streckte Ihre Kiefer öffnen einer scheinbar absurd 280 Grad, und dann, wenn aufgeblasen mit ein bisschen Luft, schnappte Ihre toothy Zange geschlossen mit einem Roboter instantaneousness.
Also wie schnell sind diese Backen auf die Auslosung? Gut, wenn gefilmt bei 1.000 frames pro Sekunde, die Ameisen’ savage snap war noch zu schnell für die Bewegung verfolgt werden kann. Es nahm die Nutzung einer 50.000 Bild-pro-Sekunde-Kamera, um schließlich langsam die Aktion nach unten genug, um zu sehen, was Los war, zeigen, dass die Unterkiefer-snap geschlossen, die in etwa eine halbe Millisekunde. Dieser ist über sieben hundert mal schneller, als Sie blinken können, oder etwa 50 Meilen pro Stunde Spitzengeschwindigkeit. Dies ist bis es zu den schnellsten Bewegungen im Tierreich, und es ist viel schneller als das, was Sie erwarten würden, für etwas rein, angetrieben durch Muskelkraft. Es ist möglich, diese extreme Geschwindigkeit war das Ergebnis der “power-Verstärkung”, wo die Bewegungen sind schneller gemacht werden oder stärker durch die Speicherung und die Freigabe der potentiellen Energie, wie in einer Feder oder Gummiband.
Um herauszufinden, ob die Myrmoteras Ameisen’ blendend beißen Geschwindigkeit erteilt wurde, durch einen Feder-Mechanismus, und was diesen Mechanismus war, der Erstautor Frederick Larabee benötigt, um sich noch genauer—und Innenseite. Nachdem zunächst die Prüfung der Ameisen mit einer Lupe, Larabee dann gescannt die Köpfe der Ameisen, die mit einer “micro-CT” imaging-system, das mit Hilfe von Röntgenstrahlen, um dreidimensionale Aufnahmen von der internen Strukturen der winzigen Dinge. Dies erlaubt ihm, um die Generierung eines Modells, wie die internen Muskeln und Exoskelett zusammen kamen.
Die Mikro-CT-scans ergab drei Gruppen von kräftigen Muskeln, die angezeigt werden verantwortlich für die trap-Kiefer Ameise Biss. Die Muskeln sind riesig, zusammen wobei viel von dem inneren der Ameise den Kopf, und umfassen ein paar “opener” Muskeln und zwei Paare von “closer” Muskeln. Die Kiefer-opener Muskeln beginnen den Prozess indem die Mandibeln an Ihrer extrem breiten position. Dann, das stärkere paar der “näher” Muskeln-Verträge, zieht Sie gegen ein Lappen der Exoskelett-auf der Rückseite des Kopfes, wodurch es zu verformen und drücken. Die warping-exoskeletal Lappen ist wahrscheinlich, dass der Federmechanismus, eine, wird, geladen mit potentieller Energie, indem der Muskel die Anstrengung. Es wird vermutet, dass bei der Beute Fahrten empfindliche Haare zwischen die Backen, die schwächeren “näher” Muskel kontrahiert, lösen Sie die Verriegelung und ermöglicht alles zu release wie ein bear trap, mörderisch umklammerte den glücklosen Mahlzeit.
Die “trap-jaw” – Strategie entwickelt hat unabhängig voneinander mindestens vier mal unter den Ameisen. Myrmoteras ist nur entfernt verwandt zu den anderen Sorten von “trap-jaw ants”, die live in die Welt der Tropen, und den komplizierten Tanz von Muskeln und Exoskelett scheinen seine Kiefer Streik ist anders als alles andere in der ant world.
“Was interessant ist, dass die Anordnung der Muskeln und wie die Kiefer sind gesperrt öffnen, sind völlig Verschieden von anderen trap-Kiefer Ameisen, die untersucht wurden,” Larabee sagte in einer Pressemitteilung. “Wie es scheint, es ist eine völlig einzigartige Entwicklung dieses Systems.”
So schnell wie Myrmoteras Kiefer sind, sind Sie nicht die schnellsten unter trap-jawed Ameisen. Odontomachus, zum Beispiel, ist eine Art von Ameise gefunden überall in den Tropen, hat seinen eigenen wertvollen Satz von knorrigen Kiefern. Ihr Biss ist mehr als doppelt so schnell wie die Myrmoteras und bietet ausreichend Kraft, dass Sie die Kiefer-snap wie ein Katapult, senden Sie Sie nach hinten und in der Luft Weg von der Gefahr. Insbesondere das Backen von Odontomachus sind dicker als die Myrmoteras und verarbeiten kann Auswirkungen könnten Splitter das schlanke jaws of Myrmoteras.
Um fair zu sein, die evolutionäre Herkunft der Myrmoteras eigenen schnellen Biss ist wahrscheinlich im Zusammenhang mit Ihrer bevorzugten Nahrung, nicht defensive Taktik. Die Ameisen fressen Springschwänze, die sich explosionsartig über Bord werfen, sich selbst in die Luft zu entkommen, eine Bedrohung. Die trap-jaw-system mehr als schnell genug zu fangen und Aufspießen ein kugelspringer bevor die Rakete entfernt, und die nachgiebige Weichheit die Springschwänze ” Einrichtungen bedeuten, dass die Schlankheit der Kiefer ist nicht ein handicap.
Spring-loaded Augmentationen zu muskulären Aktionen haben sich viele Male in der Welt der Insekten, oft in springen Insekten, wie Heuschrecken und Flöhe, und die Myrmoteras Ameisen fügen Sie zu dieser Liste. Es ist sicherlich möglich, mehr stupefyingly schnell, elastisch-powered Krabbeltiere zeigen sich die Wissenschaft in den kommenden Jahren.
Jake Buehler ist eine Gegend von Seattle science writer, mit einer Verehrung für den Baum des Lebens ist verrückt, wild und stillen—Folgen Sie ihm auf Twitter oder auf seinem blog.