Naukowcy wykonali zdjęcia rentgenowskie i stworzyli trójwymiarowe modele tułowia owadów – centralnego
„Mrówki robotnice wyewoluowały z owadów latających,wyjaśnia profesor Evan Economo, kierownik Jednostki ds. Różnorodności Biologicznej OIST. „Zawsze zakładaliśmy, że to utrata umiejętności latania pomogła im zoptymalizować pracę na ziemi.”
Ogólnie rzecz biorąc, zdolność latania narzuca poważneograniczenia dotyczące typu ciała. U owadów latających mięśnie skrzydeł zajmują większą część klatki piersiowej - czasami ponad 50%. Oznacza to, że inne mięśnie, które są używane do podtrzymywania i poruszania głową, nogami i brzuchem, są napięte i dociskane do egzoszkieletu.
Ale po usunięciu tych ograniczeń cała przestrzeń w klatce piersiowej zostaje otwarta, co sugerują naukowcy, co pozwala pozostałym mięśniom rozszerzyć się i zreorganizować.
Wcześniejsze badania w tej dziedzinie byłyskupiono się na zewnętrznej budowie mrówek. Jednak dzięki technologii dostępnej w OIST naukowcom udało się uzyskać szczegółowy obraz tego, co działo się w klatce piersiowej. Naukowcy przeprowadzili szczegółową analizę dwóch odległych gatunków mrówek, w tym bezskrzydłych robotnic i latających królowych mrówek.
Naukowcy wykorzystali zaawansowane promieniowanie rentgenowskietechnologie skanowania anatomii wewnętrznej i zewnętrznej. Takich jak na przykład tomografia komputerowa używana w szpitalu, ale o znacznie wyższej rozdzielczości. Na podstawie tych skanów eksperci zmapowali wszystkie różne mięśnie i modelowali je w 3D. Rezultatem jest szczegółowy widok wnętrza skrzyni. Następnie porównali wyniki badań obu gatunków z wieloma innymi mrówkami i bezskrzydłymi owadami.
Zgodnie z oczekiwaniami naukowcy odkryliże utrata zdolności latania pozwoliła mrówkom robotnicom z powodzeniem przestawić klatkę piersiową. „W klatce piersiowej pracującej mrówki wszystko jest pięknie wkomponowane w niewielką przestrzeń” - wyjaśnia dr Christian Peters, główny autor tego artykułu, który był profesorem naukowym na Sorbonie. „Objętość wszystkich trzech grup mięśni wzrosła, co dało pracującym mrówkom większą siłę i moc. Zmieniła się również geometria mięśni szyi, które podtrzymują i poruszają głową. Inne było również przyczepność mięśni wewnętrznych ”.
Co ciekawe, badając bezskrzydłe osy naukowcystwierdzili, że owady te reagowały zupełnie inaczej na utratę zdolności latania. Przedstawiciele tego gatunku żyją samotnie i spożywają żywność, gdy ją znajdą. Z drugiej strony mrówki są częścią kolonii. Polują lub zbierają pożywienie, które następnie należy zanieść do gniazda dla królowej i młodszych krewnych. Presja selekcyjna na promowanie przenośności była logiczna.
Od wieków badano mrówki z pewnego punktu widzeniapod względem zachowania, ekologii i genetyki, ale, jak podkreślają badacze, przyczyna ich siły była dotychczas ignorowana. Kolejnym krokiem jest opracowanie bardziej szczegółowych biomechanicznych modeli funkcjonowania różnych grup mięśni. Ponadto naukowcy podejmą podobne badania dolnej szczęki i nóg.
Czytaj także
Badania: Ekologia Ziemi zmieniła się dramatycznie w ciągu ostatnich 70 lat
Naukowcy zmienili konstrukcję baterii słonecznej i zwiększyli jej wydajność o 125%
W 3. dniu choroby większość pacjentów z COVID-19 traci zmysł węchu i często cierpi na katar