森の底をrawいながら、何となく食いつくすべき真菌を探しているところを想像してください。どこからともなく膨らんだ目をしたアリと、頭の後ろに引き戻された細長いカミソリを備えた下顎が見えます。 あなたは安全に飛び降りようとしますが、クリーチャーのあごは速すぎます。0.5ミリ秒で動き回ると、どこからでも行く前に一度に両側から突き刺さります。 これは、 ミミモテラス属の野 “な「わなにかけた」アリに選ばれる、春の尾の悲しい短命の典型的な経験です。
トラップジョーアリは、フレッド・ララビー、スミソニアン国立自然史博物館のポスドク研究者であり、今日の実験生物学のジャーナルで今日発表されたMyrmoteras標本の生理学に関する最先端の論文の筆頭著者の魅力の源でした。 この研究では、ララビーと彼のコホートは、これらの希少なマレーシアの昆虫に関する2つの明確な質問に答えることを目指しています：致命的な顎が正確にどれくらい速いか、そしてどのように彼らは力を発生させるのですか？
ギリシャ語で「怪物の蟻」を意味するミルモテラスは、一種のトラップジョーアリであり、その珍しい品種です。 この研究のために、属内の2種のそれぞれから2つずつ、4つのコロニー全体を収集するには、ボルネオのジャングルの葉のリターを徹底的に駆け回る必要がありました。 トラップジョー研究をララビーと他のミルメコロジスト（アリ生物学者）にとって魅力的なものにしているのは、互いに完全に独立して進化した種の間で観察された機能的な類似性です。
「トラップジョーは非常に注目に値します」とララビーは言います。ララビーは、5つの異なるアリ属で5つの異なる形で発達したと述べています。 「彼らはアリの中で何度も進化してきました。 完全に異なる系統、行動と形態の異なる起源を見ることができることは、収束進化を研究するユニークな機会を与えてくれます。基本的に、この[あご顎]システムの繰り返される並行進化です。
貴重なものがほとんど知られていなかったMyrmoterasと仕事をする機会を与えられたとき、ララビーは月を越えました。 彼は以前より一般的なトラップジョー属のアノチェトゥスとオドントマスと協力していましたが、収束進化の性質を知っていたため、 ミルモテラスのアリはまったく異なる解剖学的手段を介して同じ悪質な攻撃能力を開発したと考えられます。
Larabeeと彼の共著者は、 Myrmoterasの下顎攻撃が独特であることを期待していましたが、他の属のものとの非類似性の程度は驚きでした。
アリの不自由な顎の衝突の角速度を測定するために、チームは高速写真に頼りました。
「毎秒50, 000フレームで撮影できるカメラを使用して、動きを遅くしました」と彼は言います。「それは、実際にストライクの持続時間とピーク速度を測定するためにそれを遅くするのに十分な速さでした。 」
最速では、下顎は時速60マイルの直線速度で動き、人間の目が瞬きするのにかかる時間の約1/700以内に動き全体が完了します。
面白いことに、ララビーを驚かせたのは、この結果がそれほど速くなかったことです。 「他のわなに比べて、かなり遅いです」と彼は笑いながら言います。 実際、 Odontomachusアリのはさみの動きは完全に2倍の速さです。
ララビーは、 ミルモテラスの顎のストライクが比較的遅い理由は、解剖学的構造がそれらを可能にすることに関係しているのではないかと考えていました。これは彼の研究の第二部の主題です。
Larabeeのチームは、トラップジョーシステムの動作に関する手がかりを得るために、顕微鏡で標本を検査する実証済みの方法に加えて、トラップジョーアリの研究の領域でこれまでテストされていない最新の技術を搭載しました。 X線マイクロCTスキャン。
医師の診療所で受け取る可能性のある基本的に縮小されたCATスキャンのバージョンであるマイクロCT技術により、Larabeeのような研究者は、特定の標本に存在する内部構造と、それらが3次元空間。
「デジタル環境で」とララビーは言いました。「構造を見て、構造が相互にどのように関係しているか、そして筋肉が下顎骨に付着しているところを見ることができました。」彼はマイクロCT技術の大きな支持者であり、標本に害を及ぼすことなく重要な洞察を提供します。 （アーカイブされた標本を研究するためのベストプラクティスがそれらを変更しないことを考えると、マイクロCTは今後ララビーの博物館の同僚にとって大きな恩恵となる可能性があります。）
シカゴのフィールド自然史博物館の教授である進化生物学者で昆虫学者のコリー・モローは、 ミルモテラスの研究の技術的厳密さと、そのフィールドへの影響の可能性に興奮しています。
「Larabee、Gronenberg、およびSuarezによるこの研究の真の強みは、著者がパワー増幅を達成するためにこのアリのグループが採用するメカニズムを完全に理解するために使用したツールとテクニックの多様性です」と彼女は言います。
LarabeeがCT分析で発見したことは、 Myrmoterasが顎の攻撃を実行することを可能にするロック、スプリング、およびトリガーメカニズムはすべて、他の属のtrap顎の同等物とは大きく異なる可能性が高いことです。
おそらく最も興味をそそるのは、係合していないときに顎を離しておくロック機構です。 攻撃の前に、 Myrmoteras下顎は信じられないほど270度離れています。AnochetusとOdontomachusでは、この角度は180だけです。マイクロCTイメージングはこれにいくらかの（高エネルギー）光を当て、「2つの筋肉の反対側のレバー下顎を引っ張ると、下顎関節に筋肉が付着するため、下顎が開いたままになります。
Myrmoterasの構成は奇妙なものです。 「これは、他のわなにいるアリには見られないロックシステムです」とララビーは言います。
X線マイクロCT画像により、ララビーと彼の共著者は、ビデオや顕微鏡で観察したものをアリの頭の中の特定の筋肉群とリンクすることができました。 この画像では、青は下顎を動かしていると考えられている「速く接近した筋肉」を表し、赤は仕事を終える「ゆっくり接近した筋肉」を表します。 （フレドリック・ララビー他） この珍しいロック方法は、顎攻撃装置の別の側面であるトリガーを知らせます。 他のトラップジョーアリの頭では、下顎骨に初期トルクを提供する引き金の筋肉が小さい傾向があります。 ただし、 Myrmoterasのロックシステムの機能により、このトリガーは大幅に強化され、CTスキャンで簡単に識別できます。
最後に重要なことは、 Myrmoterasのアリが放すときに運動エネルギーになるポテンシャルエネルギーを蓄積できるスプリングメカニズムです。 ララビーは、この春の可能性の主な原因はアリの頭の後ろにある葉であり、高速写真では攻撃中に大きく変形することが見られたと仮定しています。 追加の研究が必要ですが、ララビーは「頭部の変形が非常に大きいため、エネルギー貯蔵に貢献しているのではないかと疑っています」と言います。
これらのさまざまな要因のすべてが集まって、単一のMyrmoterasストライクを生成します。これは、マクロレベルでは他の遠方のトラップジョー属のストライクに似ていますが、ミクロレベルではまったく特異です。 そして、 Myrmoterasの攻撃は他のアリの攻撃ほど大きくはありませんが、Larabeeは彼らが仕事を成し遂げたとすぐに指摘します。
「半ミリ秒は速度の点でくしゃみをするものではありません」と彼は言います、「そして、それはスプリングテールを捕まえるのに十分速いです」。 ミモテラスのアリは彼らの持っている弾性ツールで約100倍の力を生成します直接的な筋肉の作用だけで、かつてないほど進化しました。
なぜこれらのアリがこの能力を開発したのかは不明ですが、ララビーは機敏なターゲットに多くの関係があると考えています。 「捕食者と獲物の間のこれらの軍拡競争になります」と彼は言います。 「ガゼルなら、速く走らなければなりません。それはチーターがさらに速く走ることを意味します。 そして、私は、非常に迅速に逃げることができる獲物を持っているのではないかと疑います。
モローは、この研究が収evolution進化のより大きく、しばしば驚くべき世界へのさらなる調査への扉を開くと楽観的です。
「非常に多くのアリや他の生物で、獲物を捕らえるためにパワー増幅に頼っています」と彼女は言います。「この効果的な戦略は動物界全体でどのように進化できますか？ そして、この研究は、この非常に興味深い質問への理解をうまく追加します。」
