Ученые обнаружили пружинный механизм у необычного вида муравьев-ловушкочелюстей

Исследователи впервые описали механику работы челюстей у группы муравьев-ловушкочелюстей, которые могут захлопывать свои "заряженные" челюсти со скоростью до 80 км/ч — достаточно быстро, чтобы поймать свою неуловимую добычу.

Отчет опубликован в Journal of Experimental Biology.

Муравьи относятся к роду Myrmoteras и представляют одну из четырех групп муравьев, независимо эволюционировавших для быстрого захлопывания мощных челюстей с целью поимки стремительной добычи. Они питаются в основном коллемболами (ногохвостками) — крошечными членистоногими, которые отталкиваются от опасности при обнаружении угрозы. До встречи с добычей муравьи Myrmoteras удерживают челюсти открытыми под углом 280 градусов. В этом зафиксированном положении челюсти накапливают упругую энергию, которая при высвобождении захлопывает их за доли секунды.

"Этих муравьев редко можно увидеть в природе, и их почти невозможно содержать в лаборатории", — отметил профессор биологии животных Университета Иллинойса Эндрю Суарес, руководивший исследованием вместе с бывшим аспирантом Фредериком Лараби, ныне постдокторантом Национального музея естественной истории Смитсоновского института.

"Каждая группа муравьев-ловушкочелюстей имеет свой способ накопления и высвобождения энергии. Работа с этим родом была для нас своего рода святой Граалью", — сказал Суарес.

Челюсти Myrmoteras могут захлопнуться за полмиллисекунды — намного быстрее, чем способен воспринять человеческий глаз. Однако это значительно медленнее, чем удар челюстей других известных муравьев-ловушкочелюстей. Мандибулы неродственных им муравьев Odontomachus в два раза быстрее, что делает их удары одними из самых быстрых движений в животном мире.

"Их челюстям нужно быть лишь быстрее, чем существа, которых они пытаются съесть, и для поимки ногохвосток их скорости более чем достаточно", — пояснил Лараби.

Для визуализации челюстей Лараби использовал микроскоп и микро-компьютерную томографию (микро-КТ), которая позволяет различить внутренние структуры крошечных образцов с помощью рентгеновских лучей. Наблюдения позволили ему определить вероятный механизм работы.

Лараби обнаружил особенность мандибулы муравья, позволяющую фиксировать челюсти в открытом состоянии. Непосредственно перед ударом сжимается доля в задней части головы муравья. Триггерная мышца высвобождает челюсти, выполняя удар.

"Интересно, что расположение мышц и способ фиксации челюстей в открытом состоянии полностью отличаются от других изученных муравьев-ловушкочелюстей. Похоже, это совершенно уникальная эволюция данной системы", — отметил Лараби.

"Изучение этих муравьев дает нам представление о решениях для реальных проблем, связанных с накоплением энергии и высокоскоростными системами", — заключил Суарес.