Как щелкают креветки? Этот вопрос мучил ученых, которые намеревались раскрыть таинственные механизмы, порождающие большую биологию в крошечных ракообразных.
«Все, что мы знали до сих пор, - это конечная точка этих супер-щелкающих клешней», - сказал Рич Палмер, профессор биологических наук в Университете Альберты и старший автор нового исследования о щелкающих клешнях креветок. «Теперь мы знаем, что серия небольших изменений в форме привела к этим большим функциональным изменениям, которые, по сути, позволяют этим креветкам вырываться из воды или ломаться."
В ходе двухлетнего исследования 114 видов креветок из 19 различных семейств - исследования, которое привело ученых из дальних уголков Панамы в передовые центры обработки изображений в Германии - исследователи обнаружили, что эта способность ломать воду или snap предшествовали миллионы лет эволюции и адаптации. Креветки используют щелчок по нескольким причинам, включая общение, убийство добычи, территориальную защиту и защиту от хищников.
Мы поняли, что этой впечатляющей способности разбивать воду, создавая кавитационные пузыри, должны были предшествовать миллионы лет, когда креветки просто стреляли водой. Каким-то образом, продолжая стрелять водой, они становились все быстрее и быстрее, и в конце концов они преодолели порог кавитации, чтобы произвести эти щелчки. Это довольно экстремальная биология», - сказал Палмер.
Палмер объяснил, что пузырь, образующийся из клешни креветки, на самом деле представляет собой вакуум, в котором давление окружающей воды сжимает стороны пузыря, вызывая щелчок, что может произойти только тогда, когда вода выбрасывается из клешни так быстро, что он уходит до того, как соседняя вода может войти за ним. Он и его соавторы обнаружили, что такие экстремальные движения зависят как от механизма накопления энергии, так и от фиксирующего механизма для быстрого высвобождения накопленной энергии. Вроде как лук и стрелы.
Если вы возьмете стрелу и попытаетесь бросить ее, она полетит не очень быстро. Но если вы возьмете такое же количество энергии и оттянете назад, а затем отпустите, стрела летит очень быстро. Метание просто использует сокращение мышц при сохранении энергии и взводе высвобождает такое же количество энергии, но гораздо быстрее».
Палмер объяснил, что сумма множества небольших изменений в форме когтей, каждое из которых является новшеством, в сумме дает силу, настолько сильную, что она разбивает воду, используя преимущества подводной физики, поскольку жидкости не сжимаемы. Конечный результат - эта замечательная способность щелкать - называется ключевой инновацией.
"Ключевые нововведения - это приспособления, которые позволяют резкое излучение или диверсификацию видов, подготавливая почву для излучения в совершенно новый вид адаптивной зоны, которой раньше не было."