研究人员揭示了蚂蚁的陷阱颚——一种强大、快速和复杂的进化特征——是如何从一个更简单的祖先颚机制进化而来的

 

研究发现，这种夹颚机制在世界各地独立进化了7-10次

 

夹颌功能的进化只在颌骨的形态上发生了微小的变化，随后就进化出了各种各样的夹颌

 

研究人员发现，在不同的大陆上，同样的颌捕兽器也在独立进化，这表明了这种复杂特征进化的可重复性

 

高速录像显示，夹颚是动物身体中加速最快的可复位部位

 

捕颚蚁的咬力强大而致命，杏耀网址它的咬力在动物王国里远近闻名。正常的咬合颚依赖于肌肉的张开和闭合，与之不同的是，这种颚将自己锁住，像拉伸的弹簧一样储存能量。当被释放后，蚂蚁的双颚以极快的速度合上猎物。

 

颌骨陷阱是一项破纪录的进化创新，但科学家们仍然不明白这种复杂的机制是如何从更简单的祖先进化而来的。现在,今天发表在《公共科学图书馆·生物学》上,埃文教授领导的研究小组从冲绳Economo科技研究所研究生院博士(OIST)和道格拉斯·波尔最早从耶鲁大学纽黑文CT,连同一个国际的合作团队,表明trap-jaws起源,然后多次多元化的世界各地。

 

“生物学的核心问题之一是:复杂的事物是如何从简单的事物中产生的?”伊科诺莫教授说，他是OIST生物多样性和生物复杂性部门的负责人。“像夹爪这样的结构依赖于多个相互作用的部件才能正常工作。起初，我们很难理解这种复杂性是如何在进化过程中逐步产生的。然而，当我们仔细观察时，生物学家可以发现复杂的进化路径。”

 

许多长着陷阱嘴的蚂蚁属于Strumigenys属——一个分布广泛的群体，在全球热带和亚热带地区发现了900多种蚂蚁。

 

Economo教授说:“这个属包含了许多与捕颚类有密切关系的物种，无论它们是否存在，这给了我们一个真正独特的机会来了解它是如何出现的。”

 

在OIST，与亚历山大·米赫耶夫教授的生态和进化小组合作，研究小组从世界各地470种Strumigenys蚂蚁中提取并测序了DNA，其中包括那些具有祖先的夹颚和改良的陷阱颚的蚂蚁。

 

研究人员重建了一棵显示物种间进化关系的树。然后，他们通过使用微ct扫描仪创建蚂蚁的3D图像和模型，分析了下颌机制。

 

研究人员发现，这种夹颚机制在世界各地独立进化了7-10次。

 

重要的是，颚的功能只需要非常小的形式变化就可以从夹持机构转变为陷阱机构。在功能发生变化后，陷阱颚蚁的头部开始进行大规模的肌肉重组，下巴的长度和张开的宽度也开始多样化。

 

“以前,我们都认为trap-jaws都不同的形式和不同的功能,所以它是更明显的函数的变化是否会发生在启动或改变很多表单是否首先需要作为一个前提,“Economo教授说。“但事实证明，有许多中间形态的陷阱颚机制，只是人们之前没有识别出来，其中一些只与祖先的形式略有不同。”