Las crías de camarón mantis no están bien
DURHAM, NC – Los camarones mantis no necesitan comida para bebés. Comienzan sus vidas como feroces depredadores que saben cómo lanzar un puñetazo mortal.
Un nuevo estudio publicado el 29 de abril en la revista Journal of Experimental Biology muestra que las larvas del camarón mantis filipino (Gonodactylaceus falcatus) ya muestran los movimientos ultrarrápidos por los que son conocidos estos animales, incluso cuando son más pequeños que un pequeño grano de arroz.
Sus apéndices de perforación ultrarrápidos miden menos de 1 mm y se desarrollan justo cuando la larva agota sus reservas de yema, se aleja de su nido y se dirige al gran mar. Inmediatamente comienza a cazar la yema. Organismos más pequeños que un grano de arena. .
Aunque aceleran sus brazos casi 100 veces más rápido que un automóvil de Fórmula 1, las larvas de camarón mantis filipinas son más lentas que los adultos más grandes, lo que derrota la expectativa teórica de que más pequeño es siempre más rápido.
«Producen velocidades increíbles y aceleraciones impresionantes para el tamaño de su cuerpo, pero no son tan rápidos como los adultos», dijo Jacob Harrison, estudiante de doctorado en biología en la Universidad de Duke y autor principal del estudio.
Los camarones mantis realizan sus movimientos ultrarrápidos gracias a un pequeño mecanismo de resorte escondido en su apéndice de perforación. Un músculo se contrae, deformando un pequeño segmento de su exoesqueleto, la cutícula rígida que cubre su cuerpo. Esta contracción ayuda a almacenar energía elástica en la articulación bloqueada. Una vez que se suelta el pestillo, el exoesqueleto vuelve a su posición natural, impulsando violentamente el apéndice hacia adelante a velocidades vertiginosas.
Los modelos de ingeniería y física predicen que los organismos más pequeños, que tienen una masa más pequeña para moverse, serán más rápidos que los organismos más grandes y pesados. Las larvas de camarón mantis muestran que la biología no siempre sigue la teoría.
«Teóricamente, deberían producir la mayor aceleración», dijo Harrison, «pero no podemos encontrar eso».
Harrison explica que esta discrepancia puede deberse a varios factores. Los músculos de las larvas pueden ser demasiado pequeños para cargar efectivamente un resorte muy rígido, o la resistencia al agua en su pequeño tamaño puede ser demasiado alta para que sus golpes alcancen la velocidad que alcanzan los individuos más grandes, entre otras posibilidades.
“Hay límites para estas estructuras de resortes y pestillos que no entendemos completamente”, dijo Harrison. «Pero cada vez que la biología se aleja de los modelos teóricos, destaca algunas áreas bastante interesantes para aprender».
Las larvas de camarón mantis son un sistema interesante no solo por su pequeño tamaño, sino también por su color o ausencia.
Los camarones mantis adultos tienen exoesqueletos opacos, lo que hace que el funcionamiento interno de sus mecanismos de bloqueo con resorte sea imposible de observar en acción. El exoesqueleto larvario, sin embargo, es mucho más delgado y completamente transparente, lo que permite a los investigadores ver con precisión cómo estos animales logran almacenar tanta energía elástica en sus diminutos apéndices con solo mirarlos bajo un microscopio.
“Una de las partes más complicadas de la investigación del mecanismo de resorte es que muchas de estas cosas funcionan dentro del animal. Podemos mirar fuera del animal y ver el comportamiento, medir la cinemática, diseccionar al animal y decir que el mecanismo parece funcionar así, pero siempre hay niveles de hipótesis ”, dijo Harrison.
«(Transparencia) establece las larvas de camarón mantis como sistemas donde podemos ver cómo cada uno de estos elementos trabaja en conjunto», dijo Harrison. «Elimina las suposiciones y nos permite comprenderlas en una escala más fina».
Las larvas de camarón mantis son, por tanto, doblemente interesantes. Destacan las brechas entre la física y la biología, y también ofrecen una ventana real a una mejor comprensión del mecanismo detrás de los movimientos ultrarrápidos.
«Cuando algo no coincide con sus predicciones, la primera reacción instintiva es siempre sentirse increíblemente frustrado, pero eso es lo que realmente destaca las nuevas áreas de investigación», dijo Harrison.
Este trabajo fue apoyado por la Compañía de Biólogos Viajando Fellowship (JEBTF181185), por la National Science Foundation (NSF IOS 1439850 y NSF EPSCoR RII 455 1738567), por la Oficina de Investigación Naval (N00014-19-1-2035 y N00014-454). ). 17-1-2062) y por la Universidad de Hawái en Mānoa. Este material se basa en el trabajo apoyado en parte por el Laboratorio de Investigación del Ejército de los EE. UU. Y la Oficina de Investigación del Ejército de los EE. UU. Con el número de contrato / concesión W911NF-15-1-058.
CITA: “Escalado y desarrollo de mecanismos elásticos: los pequeños golpes de las larvas de camarón mantis”, JS Harrison, ML Porter, MJ McHenry, HE Robinson, SN Patek. Journal of Experimental Biology, 29 de abril de 2021. DOI: 10.1242 / jeb.235465
