Hoe snappen garnalen snap? Dit was de vraag die wetenschappers plaagde die de mysterieuze mechanismen wilden blootleggen die grote biologie produceren in kleine schaaldieren.

"Alles wat we tot nu toe hebben geweten is het eindpunt van deze super knappende klauwen, " zei Rich Palmer, hoogleraar biologische wetenschappen aan de Universiteit van Alberta en senior auteur van een nieuwe studie over het breken van garnalenklauwen. "Wat we nu weten, is dat een reeks kleine vormveranderingen heeft geleid tot deze grote functionele veranderingen, waardoor deze garnalen in wezen het vermogen hebben om water te breken, of snap."

In de loop van twee jaar onderzoek naar 114 soorten uit 19 verschillende garnalenfamilies - een verkenning die de wetenschappers van de verre uithoeken van Panama naar geavanceerde beeldvormingsfaciliteiten in Duitsland bracht - ontdekten de onderzoekers dat dit vermogen om water te breken of te breken werd voorafgegaan door evolutie en aanpassing miljoenen jaren in de maak. De garnalen gebruiken het snappen om meerdere redenen, waaronder communicatie, prooi doden, territoriale verdediging, en verdedigen tegen roofdieren.

"We realiseerden ons dat dit spectaculaire vermogen om water te breken door cavitatiebellen te maken voorafgegaan moest zijn door misschien wel miljoenen jaren garnalen die gewoon water schieten. Op de een of andere manier, terwijl ze water blijven spuiten, ze werden sneller en sneller, en ze braken uiteindelijk de cavitatiedrempel om deze snaps te produceren. Het is behoorlijk extreme biologie, ' zei Palmer.

Palmer legde uit dat een bel die wordt geproduceerd door de klauw van de garnaal in feite een vacuüm is waarbij de omringende waterdruk de zijkanten van de bel instort om een ​​klik te produceren, iets dat alleen kan gebeuren als het water zo snel uit de klauw wordt geschoten dat het weggaat voordat aangrenzend water erachter kan komen. Wat hij en zijn co-auteurs ontdekten, was dat zulke extreme bewegingen afhankelijk zijn van zowel een energieopslagmechanisme als een vergrendelingsmechanisme om de opgeslagen energie snel vrij te geven. Een beetje vergelijkbaar met een pijl en boog.

"Als je een pijl pakt en hem probeert te gooien, het gaat niet erg snel. Maar als je dezelfde hoeveelheid energie neemt en terugtrekt en dan loslaat, de pijl gaat heel snel. Gooien gebruikt alleen spiercontractie, terwijl het opslaan van energie en spannen dezelfde hoeveelheid energie vrijgeeft, maar veel sneller."

Palmer legde uit dat de som van meerdere kleine veranderingen in klauwvorm - die elk een innovatie zijn - een kracht oplevert die zo sterk is dat het water breekt door gebruik te maken van onderwaterfysica, aangezien vloeistoffen niet samendrukbaar zijn. Het eindresultaat - dit opmerkelijke vermogen om te snappen - is wat een sleutelinnovatie wordt genoemd.

"Belangrijkste innovaties zijn aanpassingen die een dramatische straling of diversificatie van soorten mogelijk maken, het toneel vormen voor straling in een geheel nieuw soort adaptieve zone die er eerder niet was."