Stel je voor dat je 25 keer je lichaamslengte springt in slechts 2,5 seconden. Onmogelijk, Rechtsaf? Stel je nu voor dat je die sprong maakt zonder rennende start, net uit bed gekomen... en zonder benen. Hoewel het voor mensen absoluut onmogelijk is om zwanger te worden, sommige larvale insecten in vele orden, inclusief Hymenoptera, Lepidoptera, en Diptera - de echte vliegen, kunnen dit doen door hun hele lichaam te gebruiken om zichzelf voort te stuwen.

Grace Farley, labmanager in het Patek-lab aan de Duke University en presenterend auteur op de jaarlijkse bijeenkomst van de Society of Integrative and Comparative Biology (SICB), verklaart. "De muggenlarven (Cecidomyiidae:Asphondylia sp.) Is een kleine cilinder met een zacht lichaam die eruitziet als een kleine puff Cheeto die meestal rondkruipt als een worm van een centimeter." Echter, de muggenlarven kunnen ook opkrullen in een lusvorm, hun voorste uiteinde vergrendelend in een uitsteeksel net onder hun hoofdsegment. Eenmaal cirkelvormig, de muggenlarven zullen beginnen te comprimeren als gevolg van zwelling in het achterste derde deel van de mug. Eenmaal hier, de mug pompt waarschijnlijk vloeistof in dat achterste lichaamsgebied, waardoor hydrostatische druk wordt opgebouwd. Dan whoosh! "Als de vergrendeling loslaat, het hydrostatisch onder druk staande achterste derde deel van het lichaam van de mug werkt als een been, duwen in het substraat en de lancering van de mug in de lucht."

Tijdens deze sprong een muggenlarve kan een snelheid van 0,9 meter/seconde bereiken, accelereren bij ~18, 000 meter/seconde ² , en spring 20-30 keer zijn lichaamslengte. In vergelijking met andere beenloze jumpers, zoals de klikkever die accelereert met slechts ~400 meter/seconde ² , de muggenlarven versnellen veel sneller dan andere springers. Ook, het uitgangsvermogen van deze sprongen (~ 9, 000 Watt/kg als conservatieve berekening), laten zien dat dit een krachtversterkt mechanisme is. Dit betekent dat de kracht die door deze sprongen wordt geproduceerd niet alleen door spierkracht kan worden gegenereerd, omdat het de bekende limieten van insectenspier (100 Watt/kg) ver overschrijdt! De grendel is een sleutelmechanisme bij het produceren van dat extra vermogen dat we zien, omdat het hydrostatische druk toestaat om op te bouwen en vrij te geven op tijdschalen die veel korter zijn dan geproduceerd door spieren.

Maar waarom doen ze dit? We denken meestal aan organismen die zich ontwikkelen in besloten ruimtes, met weinig ruimte om zich te gedragen of zich voort te bewegen; dus waarom zou dit fenomenale vermogen om te springen zijn geëvolueerd? Sommige antwoorden kunnen worden gevonden door de levensgeschiedenis van nauw verwante galmuggensoorten te onderzoeken. Galmuggen planten zich voort door hun eieren op de bladeren van planten te leggen. De waardplant bouwt een gal op rond de zich ontwikkelende larven, een relatief veilig thuis bieden. Larven worden in de gal vastgehouden totdat ze uit de gal komen, op de grond vallen, en spring om een ​​geschikter leefgebied voor verpopping en rijping te vinden.

De specifieke muggenlarven die Farley et al. aan het leren, echter, voeg nog een laag complexiteit toe. De soort die ze gebruiken om het springgedrag te begrijpen, komt pas uit de gal als deze volwassen is, een stadium waarin het organisme een heel ander lichaamsplan heeft en niet meer kan springen. Dit roept interessante vragen op over waarom deze specifieke soort het vermogen heeft om te springen als hij zijn hele larvale ontwikkeling doorgaans in de gal doorbrengt. "Dit gedrag kan een evolutionair overblijfsel zijn", zegt Farley. "[Midge-larven] hebben dit gedrag misschien niet meer nodig, maar hebben nog steeds de mogelijkheid om het te doen." Echter, het mechanisme voor dit gedrag is zeer robuust, en het is zeer waarschijnlijk dat het op de een of andere manier nog steeds de larven dient. Het kan belangrijk zijn vanwege de hoge mate van galpredatie, omdat het vermogen om te springen een middel kan zijn om roofdieren te vermijden.

Schokkend, dit hydrostatische mechanisme werkt heel goed voor springen met een zacht lichaam en lijkt door veel Diptera te worden gebruikt, Hymenoptera en Lepidoptera larven, evenals in volwassen organismen zoals nematodenwormen. Farley is verheugd om ons begrip van de locomotorische mogelijkheden van larven te verbreden, en hoopt door te gaan met het onderzoeken van de evolutie van dit gedrag en mechanisme bij veel soorten.