Mantisgarnalen beginnen hun stoten te oefenen op slechts 9 dagen oud

De snelste klappen in het dierenrijk behoren waarschijnlijk tot de bidsprinkhaankreeft – en ze kunnen deze aanvallen iets meer dan een week na het uitkomen beginnen los te laten, wanneer ze net zijn begonnen met jagen op prooien, blijkt uit een nieuwe studie.

Voor het eerst hebben onderzoekers door de transparante exoskeletten van deze jonge bidsprinkhaankreeft gekeken om ze te zien de innerlijke mechanismen van hun krachtige wapens in beweging, rapporteren onderzoekers online op 29 april in de Journal of Experimental Biology. De bevindingen laten wetenschappers kennismaken met verborgen details over hoe deze snelle bewapening werkt.

Mantisgarnalen zijn uitgerust met speciale armen die kunnen exploderen met kogelachtige versnellingen om toe te slaan met snelheden tot ongeveer 110 kilometer per uur. Eerder hebben wetenschappers afgeleid dat deze wapens veel op kruisbogen lijken. Omdat een grendel elke arm op zijn plaats houdt, trekken de spieren in de arm samen en slaan ze energie op in het scharnier van de arm. Wanneer de kreeftachtigen deze grendels loslaten, wordt al deze energie in één keer ontladen (SN: 8/8/19).

Maar onderzoekers wisten niet op welke leeftijd bidsprinkhaankreeft voor het eerst deze veerbelaste aanvallen begon te lanceren. Computersimulaties voorspelde dat de bewapening in staat zou zijn tot grotere versnellingen naarmate ze kleiner werden, wat suggereert dat jonge bidsprinkhaankreeft eigenlijk snellere wapens zou kunnen hebben dan volwassenen, zegt Jacob Harrison, een zeebioloog aan de Duke University.

Om dit mysterie op te lossen, verzamelden Harrison en zijn collega’s een groot aantal microscopisch kleine wezens bij de aanlegsteigers in Oahu, Hawaï, om larven van Filippijnse bidsprinkhaankreeftjes uit te ziften (Gonodactylaceus falcatus) ongeveer de grootte van rijstkorrels. Vervolgens lijmden ze de larven op tandenstokers om hun stoten in high-speed video op te nemen. De onderzoekers hebben ook een legsel eieren van de soort gevangen en de jongen gedurende 28 dagen grootgebracht om te zien hoe de anatomie van hun wapens zich in de loop van de tijd ontwikkelde.

Al negen dagen na het uitkomen begonnen de larven snel toe te slaan. Hun stoten vlogen uit met snelheden van ongeveer 1,4 kilometer per uur. Gezien hun kleine armpjes – tot ongeveer 100 keer korter dan die van een volwassene – is dat vergelijkbaar met de snelheid van de klap van een volwassen garnaal, zegt Harrison. Wat nog belangrijker is, het is tot 10 keer de zwemsnelheid van schaaldieren en vissen die ongeveer zo groot zijn als de larven, en meer dan 150 keer die van jonge artemia die de onderzoekers ze voedden. Deze wapens kwamen tevoorschijn toen de larven van de bidsprinkhaangarnalen voor het eerst begonnen te eten met levende prooien, nadat ze de dooierzakjes waarmee ze waren geboren, hadden uitgeput, zegt Harrison.

“Mantis-garnalenlarven kunnen ongelooflijk snel bewegen voor zoiets kleins”, zegt Harrison. “Het is moeilijk voor kleine dingen om snel te bewegen – hun spieren en lichaam zijn zo klein dat er niet echt tijd of ruimte is om snelheid op te bouwen.”

Mantisgarnalen hebben deze snelle ledematen misschien nodig als ze jong zijn “vanwege het water waarin ze leven”, zegt Harrison. Water voelt stroperiger aan voor kleine wezens dan voor grotere, dus het kan een uitdaging zijn voor microscopisch kleine larven om erdoorheen te bewegen. Hun krachtige aanhangsels kunnen deze belemmering echter overwinnen om prooien te vangen, merkt hij op.

In tegenstelling tot wat de onderzoekers verwachtten, waren de larven niet sneller dan de volwassenen. Tijdens stoten zwaaiden de larven bijvoorbeeld hun armen met snelheden van ongeveer een derde tot de helft van die van volwassen pauwbidsprinkhanen. Deze bevindingen suggereren dat er mogelijk enkele beperkingen zijn aan deze wapens bij deze microscopische afmetingen die verder onderzoek kan aan het licht brengen, zegt Harrison.

Als alternatief hebben de larven misschien gewoon niet sneller wapens nodig dan die van volwassenen – “ze hebben alleen een kruisboog nodig die werkt, en dat hoeft niet zo gek, superkrachtig te zijn”, zegt de ongewervelde neuro-ecoloog Kate Feller van Union College in Schenectady, NY. , die niet hebben deelgenomen aan dit onderzoek.

Het meest verbazingwekkende deel van dit werk, zegt Harrison, was hoe hij en zijn collega’s in de glazige lichamen van de larven konden kijken om te zien hoe de spieren zich gedroegen tijdens een stoot, iets wat voorheen alleen werd voorgesteld door chirurgische dissecties en CT-scans.

“Het feit dat deze larven transparant zijn, is een geweldige kans om vragen te beantwoorden, zoals hoe de vergrendeling werkt”, zegt Feller. “Dat is heel spannend.”