一种在不同种类的蚂蚁身上进化了至少五次的捕杀猎物的致命机制在不知不觉中被科学家捕捉到——只是勉强捕捉到了。
桃金娘属是来自东南亚的一种罕见的陷阱颚蚁属,它们以高达每小时 80 公里(50 英里/小时)的速度咬住毫无戒心的猎物。至少可以说结局来得很快。
现在,科学家们第一次能够解释这种毁灭性的陷阱下巴是如何发动攻击的,攻击发生的时间仅为半毫秒——大约比眨眼速度快 700 倍。
史密森国家自然历史博物馆的昆虫学家弗雷德里克·拉拉比 (Frederick Larabee) 认为,秘密在于桃金娘属它们的下巴张开 280 度角,储存弹性能量,并以几乎看不见的攻击方式突然释放。
“有趣的是,肌肉的排列以及下颌如何锁定打开与已研究的其他陷阱颌蚂蚁完全不同,”拉拉比说。
“这似乎是这个系统完全独特的演变。”
如果是桃金娘属,该机制是通过蚂蚁的下颌关节实现的。头部后部的叶瓣压缩,从而使弹簧加载的陷阱得以设置,然后快速收缩的触发肌使下巴松开。
当这种情况发生时,任何人的游戏就结束了弹尾鱼,蚂蚁的主要猎物,它们恰好在错误的时间出现在错误的地点。
为了推断陷阱下巴是如何摆动的,拉拉比和来自伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究员安德鲁·苏亚雷斯(Andrew Suarez)观察了内部桃金娘属通过微型 CT 扫描对头骨进行扫描,揭示了下巴和相关肌肉的内部结构。
弗雷德里克·拉拉比等人。
在上面的显微 CT 图像中,您可以看到陷阱颌结构如何占据蚂蚁头部的很大一部分。
蓝色、红色和白色部分都是操作下巴(或下颌骨)的肌肉,用紫色描绘。具体来说,白色是下颌张开肌,蓝色和红色分别是闭合下颌的快肌和慢肌。
捕捉实际的致命一击采取了不同的方法——研究人员需要一台能够每秒捕捉 50,000 帧的超高速摄像机,以便瞥见陷阱下巴闭合的那一刻。
根据研究人员的说法,弹性能量捕获系统使陷阱颚的闭合速度比仅依靠肌肉力量的颚要快得多,但同样强大桃金娘属从夹紧统计数据来看,这并不是西部最快的平局。
这项荣誉被授予了陷阱颚蚁的一个不同属,即远亲齿马科动物——下巴以两倍的速度摆动。
不是那个桃金娘属应该对事情感到太害羞了。对于任何碰巧以错误的方式看待这些杀手蚂蚁的跳尾来说,最终的结果几乎肯定会是一样的。
“它们只需要比它们想要吃掉的生物更快,而且它们的下巴足以捕捉弹尾鱼,”拉拉比 说。
也就是说,事实上这种进化机制是在桃金娘属其他陷阱蚁表明,从前,它们需要超快的速度才能抓住烦躁的跳尾晚餐。
否则,它们就会面临饥饿甚至灭绝的危险——在这种情况下,我们今天就无法研究它们。
“最终会导致捕食者和猎物之间的军备竞赛,”拉拉比向 Ryan P. Smith 解释道。史密森学会。
“如果你是瞪羚,你必须跑得快,这意味着猎豹会跑得更快。而且我怀疑,拥有能够快速逃脱的猎物对于选择这些速度非常快的掠食者来说是一个很大的压力。 ”
研究结果报告于实验生物学杂志。