एक मलेशियाई ट्रैप-जब चींटी के शक्तिशाली काटने के अलावा

कल्पना कीजिए कि आप जंगल के फर्श के साथ रेंग रहे हैं, थोड़ा-सा फफूंद खोज रहे हैं, जब नीचे की ओर कोई उभरी हुई आंखों से चींटी दिखाई दे और उसके सिर के पीछे लंबी, पतली, रेजर ब्लेड से लैस मंडियों की एक जोड़ी दिखाई दे । आप सुरक्षा की आशा करना चाहते हैं, लेकिन जीव के जबड़े बहुत तेज हैं - लगभग आधे मिलीसेकंड में चारों ओर घूमते हुए, वे आपको कहीं भी जाने से पहले एक बार में दो तरफ से आपको रोकते हैं। मायरमोटरस जीनस के "ट्रैप-जबड़े" चींटियों के लिए पसंद का शिकार, एक स्प्रिंगटेल के उदास, छोटे जीवन में यह एक विशिष्ट अनुभव है।

ट्रैप-जबड़े चींटियों लंबे समय से फ्रेड लाराबी के लिए आकर्षण का एक स्रोत रहे हैं, जो स्मिथसोनियन नेशनल म्यूजियम ऑफ नेचुरल हिस्ट्री के एक पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता और जर्नल ऑफ़ एक्सपेरिमेंटल बायोलॉजी में आज प्रकाशित Myrmotot के नमूनों के शरीर विज्ञान के प्रमुख लेखक हैं। अध्ययन में, लाराबी और उनके साथियों ने इन दुर्लभ मलेशियाई कीड़ों के बारे में दो अलग-अलग सवालों के जवाब देने का लक्ष्य रखा: वास्तव में उनके घातक जबड़े कितनी तेजी से हैं, और यह कैसे है कि वे अपनी शक्ति उत्पन्न करते हैं?

Myrmoteras- ग्रीक से "राक्षसी चींटी" के लिए - लेकिन जाल-जबड़े की चींटियों की एक किस्म, और उस पर एक असामान्य किस्म। अध्ययन के लिए चार पूरी कॉलोनियों को इकट्ठा करते हुए, जीनस के भीतर प्रत्येक दो प्रजातियों में से दो को बोर्नियन लीफ लीफ कूड़े के माध्यम से व्यापक रुमेजिंग की आवश्यकता होती है। लार्बी और अन्य myrmecologists (चींटी जीवविज्ञानी) के लिए जाल-जबड़ा अनुसंधान इतना आकर्षक बनाता है कि प्रजातियों के बीच मनाया जाने वाला कार्यात्मक समानता है जो एक दूसरे से पूरी तरह से स्वतंत्र रूप से विकसित हुआ है।

"ट्रेप-जबड़े वास्तव में उल्लेखनीय हैं, " लाराबी कहते हैं, जो नोट करते हैं कि उन्होंने पांच अलग-अलग चींटियों में पांच अलग-अलग रूपों में विकसित किया है। “वे चींटियों के भीतर कई बार विकसित हुए हैं। एक पूरी तरह से अलग वंश, व्यवहार और आकृति विज्ञान की एक अलग उत्पत्ति को देखने में सक्षम होने के नाते, आपको अभिसरण विकास का अध्ययन करने का एक अनूठा अवसर प्रदान करता है - मूल रूप से इस [जाल-जबड़े] प्रणाली का दोहराया, समानांतर विकास। ”

जब म्यमोटारेस के साथ काम करने का मौका दिया गया था - एक ऐसा जीनस जिसके बारे में बहुत कम जाना जाता था - लाराबी चाँद पर था। उन्होंने पहले अधिक सामान्य जाल-जबड़ा जेनोचेस और ओडोन्टोमैचस के साथ काम किया था, लेकिन अभिसरण विकास की प्रकृति को जानते हुए, उन्होंने यह सोचा था कि Myrmoteras चींटियों ने एक पूरी तरह से अलग शारीरिक साधनों के माध्यम से एक ही शातिर क्षमता विकसित की है।

लाराबी और उनके सह-लेखक मायरमोटेरस के अनिवार्य हमले की उम्मीद कर रहे थे, लेकिन यह अन्य लोगों के लिए उसकी असहमति की हद के रूप में आया।

चींटियों के जबड़े की चोट के कोणीय वेग को मापने के लिए, टीम ने उच्च गति की फोटोग्राफी पर भरोसा किया।

"हमने एक कैमरा का इस्तेमाल किया, जो गति को धीमा करने के लिए 50, 000 फ्रेम प्रति सेकंड पर फिल्म कर सकता है, " वह कहते हैं, "और यह काफी तेज़ था जो इसे धीमा करने में सक्षम था वास्तव में हड़ताल की अवधि को मापने के लिए, और चरम गति भी । "

अपने सबसे तेज गति से, मंडीबल्स 60 मील प्रति घंटे की एक रैखिक गति से चलते हैं, और उनकी गति पूरी होती है लगभग 1/700 वें समय में जब उन्हें अपनी आंखों को झपकाने में एक मानव लगता है।

हालांकि, आश्चर्यजनक रूप से लाराबी ने जो लिया, वह यह था कि यह परिणाम इतना तेज नहीं था। "अन्य जाल-जबड़े चींटियों की तुलना में, यह बहुत धीमा है, " वह एक हंसी के साथ कहता है। दरअसल, ओडोन्टोमैचस चींटियों का पिनर गति पूरी तरह से दोगुना है।

लाराबी का मानना ​​था कि मायरमोटेरस जबड़े के हमलों की तुलनात्मक सुस्ती का कारण उन्हें अपने अनुसंधान के दूसरे भाग के विषय में सक्षम संरचनात्मक संरचनाओं के साथ करना होगा।

ट्रैप-जबड़े प्रणाली के संचालन के लिए सुराग के लिए एक माइक्रोस्कोप के तहत नमूनों की जांच करने की कोशिश की-और-सच्ची विधि के अलावा, लाराबी की टीम ने एक आधुनिक तकनीक को सहन करने के लिए लाया, जो पहले से जाल-जबड़े चींटी अनुसंधान के दायरे में अनुपयोगी थी: एक्स-रे माइक्रो-सीटी स्कैन।

अनिवार्य रूप से कैट स्कैन का एक सिकुड़ा हुआ संस्करण जो आपको डॉक्टर के कार्यालय में प्राप्त हो सकता है, माइक्रो-सीटी तकनीक लार्बी जैसे शोधकर्ताओं को किसी दिए गए नमूने में मौजूद आंतरिक संरचनाओं का एक बेहतर विचार प्राप्त करने में सक्षम बनाता है, और उन्हें तीन में कैसे व्यवस्थित किया जाता है आयामी स्थान।

"एक डिजिटल वातावरण में, " लाराबी कहते हैं, वह "संरचनाओं को देखने और यह देखने में सक्षम थे कि वे एक-दूसरे से कैसे संबंधित हैं, और जहां मांसपेशियों को अनिवार्य रूप से संलग्न किया जा रहा है।" वह सूक्ष्म-सीटी तकनीक का एक विशाल प्रस्तावक है। जो नमूने को नुकसान पहुंचाए बिना महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। (यह देखते हुए कि संग्रहीत नमूनों का अध्ययन करने के लिए सर्वोत्तम अभ्यास उन्हें बदलना नहीं है, माइक्रो-सीटी लार्बी के संग्रहालय के सहयोगियों के लिए एक बड़ा वरदान साबित हो सकता है।)

इवोल्यूशनरी बायोलॉजिस्ट और एंटोमोलॉजिस्ट Corrie Moreau, शिकागो के फील्ड म्यूज़ियम ऑफ़ नेचुरल हिस्ट्री के एक प्रोफेसर, मायरमोटेरस के शोध की तकनीकी कठोरता और क्षेत्र के लिए इसके संभावित प्रभावों से उत्साहित हैं।

"लार्बी, ग्रोनबर्ग, और सुआरेज़ द्वारा इस अध्ययन की वास्तविक ताकत, " वह कहती है, "लेखकों और उपकरणों की विविधता है जो लेखकों ने शक्ति प्रवर्धन प्राप्त करने के लिए चींटियों के इस समूह द्वारा नियोजित तंत्रों को पूरी तरह से समझने के लिए इस्तेमाल किया है।"

लारबी ने अपने सीटी विश्लेषण के साथ जो पाया वह यह था कि लॉक, स्प्रिंग और ट्रिगर मैकेनिज्म जो मायरमोटारस को अपने जबड़े के हमलों को अंजाम देने की अनुमति देते हैं, वे सभी अन्य जातियों के ट्रैप-जबड़े चींटियों में उनके समकक्षों से काफी अलग थे।

सबसे पेचीदा, शायद, लॉकिंग तंत्र है जो जबड़े को अलग नहीं रखता है, तो नहीं। एक हमले से पहले, Myrmoteras mandibles को Anochetus और Odontomachus में एक अविश्वसनीय 270 डिग्री से अलग किया जाता है, यह कोण केवल 180 है। माइक्रो-सीटी इमेजिंग इस पर कुछ (उच्च-ऊर्जा) प्रकाश बहाती है, जो सुझाव देती है कि "दो मांसपेशियों के विरोधी लीवर जिस तरह से मांसपेशियों को जोड़ से जोड़ा जाता है, उसके कारण अनिवार्य रहने पर अनिवार्य खिंचाव खुल जाता है। "

Myrmoteras कॉन्फ़िगरेशन एक विचित्र है। लाराबी कहते हैं, "यह एक लॉक सिस्टम है जिसे आप अन्य ट्रैप-जबड़े चींटियों में नहीं देखते हैं।"

एक्स-रे माइक्रो-सीटी इमेजरी ने लाराबी और उनके सह-लेखकों को यह जोड़ने में सक्षम किया कि उन्होंने वीडियो में और माइक्रोस्कोप के तहत चींटियों के सिर के भीतर विशिष्ट मांसपेशी समूहों के साथ क्या देखा था। इस छवि में, नीला "तेज़ नज़दीकी मांसपेशी" का प्रतिनिधित्व करता है, जो कि गति में अनिवार्य को सेट करने के लिए माना जाता है, और "धीमी करीबी मांसपेशी" को लाल करता है, जो काम को पूरा करता है। (फ्रेडरिक लाराबी एट अल।)

यह असामान्य लॉकिंग विधि जबड़े के हमले के तंत्र के एक अन्य पहलू को सूचित करती है: ट्रिगर। अन्य ट्रैप-जबड़े चींटियों के सिर में, ट्रिगर मसल- जो अपने शुरुआती टॉर्क के साथ मैंडिबल्स प्रदान करता है- छोटा हो जाता है। जिस तरह से मिरमोटारेस में लॉकिंग सिस्टम कार्य करता है, हालांकि, यह ट्रिगर काफी हद तक बीफियर है, और सीटी स्कैन में आसानी से विच्छेदित है ।

अंतिम लेकिन कम से कम वसंत तंत्र नहीं है जो मर्मोटेर्स चींटियों को संभावित ऊर्जा को संग्रहीत करने की अनुमति देता है जो कि ढीले होने पर गतिज ऊर्जा बन जाती है। लाराबी ने परिकल्पना की है कि इस वसंत क्षमता का एक प्राथमिक स्रोत चींटियों के सिर के पीछे एक लोब है, जो उच्च गति की फोटोग्राफी में हमलों के दौरान काफी खराब देखा गया था। अतिरिक्त शोध की आवश्यकता है, लेकिन लाराबी कहते हैं, "सिर का विरूपण इतना बड़ा है कि हमें संदेह है कि ऊर्जा भंडारण में योगदान करने के लिए मिला है।"

ये सभी विभिन्न कारक एक ही मायरोटैरेस स्ट्राइक का उत्पादन करने के लिए एक साथ आते हैं, जो मैक्रो स्तर पर अन्य दूर-दराज के जाल-जबड़े के प्रहार के समान होते हैं, फिर भी सूक्ष्म स्तर पर पूरी तरह से निष्क्रिय होते हैं। जबकि Myrmoteras के हमलों में बड़ी दीवारें नहीं होतीं, जो अन्य चींटियों की तरह होती हैं, लाराबी को यह इंगित करने की जल्दी होती है कि वे काम कर लेते हैं।

"आधे मिलीसेकंड की गति के संदर्भ में छींकने के लिए कुछ भी नहीं है, " वह कहते हैं, "और यह एक झरने पर कब्जा करने के लिए बहुत तेज़ है।" यहां तक ​​कि अपने कमजोर तंत्र के साथ, मिरमोटेरेस चींटियों के पास लोचदार उपकरणों के साथ लगभग 100 गुना अधिक शक्ति उत्पन्न होती है। अकेले मांसपेशी कार्रवाई के माध्यम से वे कभी भी विकसित हो सकते हैं

क्यों वास्तव में इन चींटियों ने विकसित की यह क्षमता अस्पष्ट है, लेकिन लाराबी को लगता है कि उनके फुर्तीले लक्ष्यों के साथ बहुत कुछ करना है। "आप शिकारियों और शिकार के बीच इन हथियारों की दौड़ को समाप्त करते हैं, " वे कहते हैं। “यदि आप एक गजले हैं, तो आपको तेज दौड़ना होगा, और इसका मतलब है कि चीता और भी तेज दौड़ने वाला है। और मुझे संदेह है कि शिकार करने वाले बहुत जल्दी भागने में सक्षम होते हैं ”-जैसे स्प्रिंगटेल -“ ये वास्तव में तेज शिकारियों के लिए चयन करने के लिए एक अच्छा दबाव है। ”

मोर्यू आशावादी है कि यह अनुसंधान अभिसरण विकास के बड़े, अक्सर-आश्चर्यजनक दुनिया में आगे की पूछताछ के लिए दरवाजा खोल देगा।

"इतने सारे चींटियों, और अन्य जीवों के साथ, शिकार पर कब्जा करने के लिए शक्ति प्रवर्धन पर भरोसा करते हुए, " वह कहती है, एक चमत्कार, "यह प्रभावी तरीका जानवरों के साम्राज्य में कितने तरीके से विकसित हो सकता है?" और यह अध्ययन इस बहुत ही दिलचस्प सवाल की हमारी समझ में जोड़ता है। "