В битвах между хищниками и добычей скорость играет ключевую роль, и эволюция подарила муравьям-ловушкам Myrmoteras уникальное оружие — снаряжённые пружиной челюсти, способные мгновенно захватывать жертву. Благодаря этому они могут наносить удар всего за доли миллисекунды, опережая большинство своих врагов.

Новый взгляд на механику уникальных челюстей муравьёв

В августовском выпуске журнала Journal of Experimental Biology ученые из Национального музея естественной истории Smithsonian впервые подробно описали механизм работы челюстей этого малоизвестного вида муравьев. В отличие от четырех других групп, у которых эволюционировала система фиксирующего latch, spring и trigger, челюсти Myrmoteras функционируют по совершенно иной схеме.

Конвергентная эволюция и уникальность системы

«Это яркий пример сходственной эволюции», — говорит постдокторант Фредрик Лараби, руководитель исследования. «Несмотря на схожие функции, у разных групп муравьев система быстрого захвата развилась независимо».

Высокоскоростной захват и его особенности

Морские муравьи Myrmoteras обитают в тропиках Юго-Восточной Азии и питаются микроскопическими прыгунами — Springtails, которые могут резко взлетать в воздух при опасности. Челюсти муравьев в закрытом положении открыты под углом до 280°, что позволяет им накапливать эластическую энергию. Когда энергия высвобождается, челюсти мгновенно захлопываются, достигая скорости до 50 миль в час — быстрее, чем движется большинство животных.

Измерения скорости и сравнения

Ученые сняли процесс с помощью камеры с частотой 50 000 кадров в секунду. Анализ показал, что челюсти Myrmoteras совершают удар за примерно половину миллисекунды — в 700 раз быстрее, чем миг глаза. Несмотря на такую скорость, она всё же уступает скорости других муравьев, например, Odontomachus, у которых челюсти могут достигать двойной скорости и применяются для прыжков и уклонения.

Механизм работы челюстей: внутренние детали

Для выяснения, как муравьи достигают такой скорости, Лараби использовал микроскоп и 3D-сканирование с помощью микрокомпьютерной томографии (микро-CT). Полученные изображения помогли воссоздать модель функционирования их челюстей. Оказалось, что у муравьев есть специальный сустав, позволяющий челюстям фиксироваться в открытом положении, что служит для накопления энергии.

Особенности строения и уникальность системы

Перед ударом лоб на задней части головы муравья сжимается, как пружина, создавая потенциал энергии. Затем триггерный мышечный механизм освобождает челюсти, высвобождая накопленную энергию и выполняя молниеносный захват. «Структура мышц и механизм блокировки челюстей у Myrmoteras значительно отличаются от других известных систем, что говорит о самостоятельной эволюции этого механизма», — отмечает исследователь.

Расширенные исследования и перспективы

Для более глубокого понимания механизмов, позволяющих муравьям так быстро захватывать добычу, ученые продолжают изучать анатомию этих насекомых. Использование новых технологий, таких как усовершенствованный микрокомпьютерный томограф, откроет новые возможности для анализа внутренней структуры и функциональности систем захвата у разных видов муравьев.

Работы по исследованию этих систем ведутся в рамках программ поддержки молодых ученых, что помогает развивать знания о механизмах быстрого движения в природе и их эволюционных особенностях.

Марина Новикова

Научный журналист, которая зажигает в умах читателей огонь любопытства. Она переводит сложнейший язык Вселенной — от шёпота далёких галактик до генетического кода в наших клетках — на понятный и увлекательный человеческий язык. Её статьи — это не сухие факты, а захватывающие экспедиции на передний край знаний, доказывающие, что наука — это самое грандиозное приключение в истории человечества.