En tilpasning 150 millioner år undervejs

Hvordan knækker rejer? Dette var spørgsmålet, der plagede videnskabsmænd, der satte sig for at afsløre de mystiske mekanismer, der producerer stor biologi i små krebsdyr.

"Alt, vi har kendt indtil nu, er endepunktet for disse super knækkende klør, " sagde Rich Palmer, professor i biologisk videnskab ved University of Alberta og seniorforfatter på en ny undersøgelse om at knipse rejeklør. "Hvad vi nu ved er, at en række små ændringer i form førte til disse store funktionelle ændringer, som i det væsentlige tillader disse rejer evnen til at bryde vand, eller snap."

I løbet af to års forskning, der undersøgte 114 arter fra 19 forskellige rejefamilier - udforskning, der tog forskerne fra det fjerne Panama til avancerede billedbehandlingsfaciliteter i Tyskland - opdagede forskerne, at denne evne til at bryde vand eller snappe var forudgået af evolution og tilpasning millioner af år undervejs. Rejerne bruger snappingen af ​​flere årsager, herunder kommunikation, dræbe bytte, territorialt forsvar, og forsvar mod rovdyr.

"Vi indså, at denne spektakulære evne til at bryde vand ved at lave kavitationsbobler måtte være gået forud af måske millioner af år med rejer, der bare skyder vand. På en eller anden måde, mens de fortsætter med at skyde vand, de blev hurtigere og hurtigere, og til sidst brød de kavitationstærsklen for at producere disse snaps. Det er ret ekstrem biologi, sagde Palmer.

Palmer forklarede, at en boble produceret fra rejekloen faktisk er et vakuum, hvor omgivende vandtryk kollapser siderne af boblen for at producere et snap, noget, der kun kan ske, når vandet skydes så hurtigt fra kloen, at det går, før der kan komme tilstødende vand ind bagved. Hvad han og hans medforfattere afslørede var, at sådanne ekstreme bevægelser afhænger af både en energilagringsmekanisme såvel som en låsemekanisme for hurtigt at frigive den lagrede energi. Det ligner en bue og pil.

"Hvis du tager en pil og prøver at kaste den, det går ikke særlig hurtigt. Men hvis du tager den samme mængde energi og trækker dig tilbage og derefter slipper, pilen går meget hurtigt. Kast bruger bare muskelsammentrækning, mens lagring af energi og spænding frigiver den samme mængde energi, men meget hurtigere."

Palmer forklarede, at summen af ​​flere små ændringer i kloformen - som hver især er en innovation - lægger op til en kraft, der er så stærk, at den bryder vand ved at drage fordel af undervandsfysikken, da væsker ikke er komprimerbare. Slutresultatet - denne bemærkelsesværdige evne til at snappe - er det, der omtales som en nøgleinnovation.

"Nøgleinnovationer er tilpasninger, der tillader en dramatisk stråling eller diversificering af arter, sætter scenen for stråling ind i en helt ny form for adaptiv zone, der ikke var der før."