Pocas víctimas potenciales tienen una oportunidad contra las formidables mandíbulas de una hormiga trampa-mandíbula. En los conflictos entre depredadores y presas, la velocidad es una ventaja decidida, y la evolución ha dado a estos insectos una ventaja con las mandíbulas cargadas por resorte que se cierran de golpe.a menudo en su próxima comida, con una velocidad asombrosa.
En la edición del 30 de agosto de la Revista de biología experimental , los científicos del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian proporcionan la primera descripción mecánica de las mandíbulas de un grupo poco conocido de hormigas trampa-mandíbula llamado Myrmoteras . Mientras que al menos cuatro grupos diferentes de hormigas tienen sistemas desarrollados independientemente que involucran un pestillo, un resorte y un gatillo para alimentar sus mandíbulas de rápido movimiento, los investigadores han descubierto que Myrmoteras las mandíbulas de las hormigas funcionan de manera diferente a las de cualquier otra hormiga conocida
"Es un ejemplo muy interesante de evolución convergente", dijo Fredrick Larabee, un investigador postdoctoral en el museo que dirigió la investigación. "Las diferentes hormigas trampa-mandíbula tienen mandíbulas muy rápidas para realizar tareas similares, pero este grupo las ha desarrollado enuna manera completamente independiente "
Myrmoteras las hormigas viven en los trópicos del sudeste asiático, donde se alimentan principalmente de colémbolos, pequeños artrópodos que se lanzan al aire como pulgas cuando detectan una amenaza. Hasta que encuentran a su presa, las hormigas sostienen sus largas y delgadas mandíbulaslistos, abiertos a un ángulo de 280 grados. Enganchados en esta posición, las mandíbulas almacenan energía elástica. Cuando se liberan, se cierran en una fracción de segundo ". Estas hormigas rara vez se ven en la naturaleza y son casi imposibles de mantenervivo en el laboratorio ", dijo el profesor de entomología de la Universidad de Illinois, Andy Suárez, quien realizó la investigación con Larabee.
Nadie sabía previamente qué tan rápido Myrmoteras las mandíbulas se mueven, pero de acuerdo con el nuevo estudio, el ataque depredador de la hormiga toma solo alrededor de medio milisegundo. Eso es 700 veces más rápido que un abrir y cerrar de ojos. Para ver la acción, Larabee y sus colegas filmaron a las hormigas con un alto-cámara de velocidad, capturando 50,000 cuadros por segundo. Al medir los movimientos de las mandíbulas entre los diferentes cuadros de los videos, calcularon que las mandíbulas de cierre de Myrmoteras alcance una velocidad máxima de aproximadamente 50 millas por hora.
Eso es más rápido de lo que las mandíbulas podrían moverse si fueran alimentadas solo por músculos, dijo Larabee. Aún así, es considerablemente más lento que las mandíbulas de otras hormigas trampa-mandíbula conocidas. Las mandíbulas de las hormigas distantes Odontomachus alcanza velocidades dos veces mayores que Myrmoteras , haciendo sus ataques entre los movimientos de animales más rápidos jamás registrados. Se sabe que esas hormigas más rápidas usan sus mandíbulas cargadas con resorte no solo para atrapar a sus presas, sino también para escapar del peligro. Pero Myrmoteras las hormigas no parecen necesitar tanta velocidad. "Solo necesitan ser más rápidas que las criaturas que están tratando de comer, y sus mandíbulas son lo suficientemente rápidas para capturar colémbolos", dijo.
Para pistas sobre cómo Myrmoteras ejecuta su ataque de amplificación de potencia, Larabee examinó las hormigas primero bajo un microscopio, luego utilizando una tomografía computarizada micro-CT, un sistema de imagen tridimensional que utiliza rayos X para visualizar las estructuras internas de las muestras pequeñas.Sus observaciones le permitieron armar un modelo de cómo funcionan las mandíbulas.
Larabee detectó una característica de la articulación mandibular de la hormiga que permite que sus mandíbulas se abran. Antes del golpe, se comprime un lóbulo en la parte posterior de la cabeza de la hormiga, que probablemente actúa como un resorte cargado de energía potencial. Luego, un gatillo de rápida contracciónel músculo libera las mandíbulas y la energía almacenada, ejecutando el golpe.
"Lo interesante es que la disposición de los músculos y la forma en que las mandíbulas se abren son completamente diferentes de otras hormigas trampa-mandíbulas que se han estudiado", dijo Larabee. "Parece que es una evolución completamente única de este sistema"."
El año pasado, los científicos del Smithsonian descubrieron un sistema de mandíbula trampa en un grupo inusual de arañas que viven en América del Sur y Nueva Zelanda. Los sistemas cargados por resorte también son responsables de los saltos y saltos rápidos de saltamontes, grillos y pulgas.Estos sistemas son diversos y han evolucionado a través de una variedad de adaptaciones estructurales, destacando cuán ventajosos pueden ser los movimientos de alta velocidad. En futuros estudios, Larabee continuará investigando la diversidad de estos sistemas, explorando cómo la estructura de la trampa de diferentes hormigasLos mecanismos de mandíbula se correlacionan con su velocidad y rendimiento. Un nuevo escáner de micro-CT de alta resolución en el museo permitirá a sus científicos realizar análisis anatómicos aún más detallados.
Larabee estudió el Myrmoteras hormigas como Peter Buck Postdoctoral Research Fellow en el museo. El Peter Buck Fellowship Program capacita a la próxima generación de científicos mediante el apoyo a estudiantes de posgrado e investigadores postdoctorales en la búsqueda de su visión de investigación para comprender la naturaleza y la cultura con el personal de investigación del museo, colecciones yinstalaciones.
Larabee colaboró con científicos de la Universidad de Arizona y colegas de la Universidad de Illinois en la realización de esta investigación.
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Materiales proporcionado por Smithsonian . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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