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枪虾如何演化出致命的声学武器?渐进的关节改变

2018-02-09 10:02:14 | 标签:枪虾,武器 | 编辑:谭茜尹 | 阅读数量:611 | 文章来源:新浪科技

枪虾如何演化出致命的声学武器?

      枪虾(枪虾科Alpheidae的种类)具有一大一小两只虾螯,当它们把大螯快速合上时,就会产生一道强有力的水流,同时发出比枪声还要巨大的声响。


通过形态观察和三维建模,科学家构建了枪虾大螯演化的不同阶段。

通过形态观察和三维建模,科学家构建了枪虾大螯演化的不同阶段

  据国外媒体报道,海洋中有一些虾类具有令人惊叹的武器。枪虾(枪虾科Alpheidae的种类)具有一大一小两只虾螯,当它们把大螯快速合上时,就会产生一道强有力的水流,同时发出巨大的声响——比枪声还响亮,高达210分贝——并激发出转瞬即逝的气泡,其内部温度可高达5000摄氏度。枪虾利用这种令人印象深刻“冲击波”武器来击昏、杀死猎物。


  那么,这种小巧的物种是如何演化出一个能触发空穴现象的大螯的呢?这其中需要什么机关?一支国际研究团队对枪虾大螯的演化史进行了深入分析,发现问题的关键在于大螯的连接处。


  根据近期发表于《当代生物学》(Current Biology)杂志上的论文,研究这一特征演化的问题在于“虾螯闭合速度是否快得足够产生空穴气泡?”这意味着,研究者必须弄清楚枪虾大螯的外形是如何缓慢演化,并在突然间获得了打出气泡的能力。


  通过形态观察和三维建模,科学家构建了枪虾大螯演化的不同阶段。一切都开始于“枢轴关节”,即只能使虾螯开合的最简单关节。其他虾类很快演化出了滑动关节,即虾螯有了既能扭转又能前后移动的活动部分。枪虾的另一只螯就具有这样的关节,但是不会产生气泡或发出巨响。


  最终,一些虾类能将滑动关节张开并储存能量,然后再快速合上,将能量释放。这一机制不断改进,最终使虾螯闭合时能产生空穴气泡。闭合速度最快的虾类完全失去了滑动关节,而只是用一个能竖起来的枢轴关节来完成闭合操作。这一现象在两个科的虾类中独立出现。


  不过,研究人员也指出,这些关节之间的界限并没有脱节——缓慢、持续的演化改变为变得更加复杂的虾螯带来了新的功能。虽然这项研究可能需要大量的推论或部分假设,但科学家认为,他们的方法将有助于解释其他动物中出现的新奇功能。例如,壁虎如何演化出具有黏性的肉垫?为什么一些白蚁能喷洒驱逐蚂蚁的化学物质?


  演化可以使动物出现一些非常奇特的新功能,但显而易见的是,这些功能必须来自一些渐进的演化改变。


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