Leden van weinig bekende spinnenfamilies zijn zo groot als een potloodtip, maar toch zijn ze formidabele roofdieren - en ongelooflijk snelle. Een nieuwe studie heeft gedocumenteerd dat deze spinnen hun prooi opraken met snelheden zoals nooit eerder gezien bij spinachtigen.
Verrassend genoeg evolueerde de recordbepalende ballistische aanvalsstrategie van de jagers minimaal vier keer onafhankelijk, volgens onderzoek dat vandaag in Current Biology is gepubliceerd .
"Dit zijn de snelst bekende spinachtigen tot nu toe", zegt de hoofdauteur van de studie, Hannah Wood, curator van spinnen in het Smithsonian's National Museum of Natural History. En zij zijn de enige waarvan bekend is dat ze prooien vangen op een manier die vergelijkbaar is met valkakenmieren. Als zodanig noemt Wood deze spinnen, van de familie Mecysmaucheniidae, 'valkaakspinnen'.
Mecysmaucheniidae-spinnen zijn vooral geheimzinnige wezens, klein en moeilijk te vinden op de bosbodem in hun geboorteland Nieuw-Zeeland en Zuid-Zuid-Amerika. Experts hebben 25 soorten in de familie beschreven, maar nog 11 wachten op beschrijvingen - en er wachten er waarschijnlijk nog meer om ontdekt te worden.
Wood nam meer dan tien jaar geleden voor het eerst kennis van de valkaken, toen ze in Chili woonde en merkte iets ongewoons op: in vergelijking met de meeste andere spinnen, waren deze kaken van de spinnen, chelicerae genoemd, meer langwerpig en wendbaar, terwijl hun frontale regio, riep het schild, leek bijna nekachtig. Benieuwd waarom ze er zo uitzien, begon Wood ze te verzamelen en haar vondsten bij zich te houden in het veld in Chili en later in haar appartement in de Verenigde Staten. Jarenlang observeerde ze haar kleine huisgenoten en legde ze hun gedrag vast.
De spinnen liepen vaak rond met hun kaken open tijdens het jagen en sloegen ze dicht als een muizenval wanneer ze prooi tegenkwamen. Maar dat ongrijpbare moment van aanval gebeurde zo snel dat Wood er niet in slaagde het op film te krijgen.
Toch gaf ze niet op. Uiteindelijk kon ze 14 soorten spinnen opnemen met een hogesnelheidscamera. Ze was geschokt toen ze ontdekte dat voor het vastleggen van de kliksluiting van de kaken van sommige soorten filmen nodig was met 40.000 beelden per seconde (een gewone videocamera filmt met ongeveer 24 beelden per seconde).
Deze Semysmauchenius- spin kan met zijn chelicerae in slechts 0, 56 milliseconden toeslaan. De spin werd opgenomen met 3000 frames per seconde (fps), maar de video wordt afgespeeld met 20 fps, dus in het echte leven zouden de bewegingen 150 keer zo snel zijn als hier te zien.Hout gebruikte genetische sequencing om de evolutionaire relaties tussen 26 spinnensoorten op te helderen. Ten slotte gebruikte ze een deeltjesversneller - in wezen een zeer sterke röntgenstraal - om 3D-computermodellen te maken van veel van de spinnen, waardoor ze digitaal spelden kon ontleden en meten die anders te klein waren om te hanteren.
Uiteindelijk verzamelde Wood voldoende exemplaren om alle grote groepen binnen de familie Mecysmaucheniidae te onderzoeken. Ze ontdekte dat de fast-snap-eigenschap voorkomt in ongeveer een derde van de soort, maar, zoals haar fylogenische analyse heeft onthuld, is het in vier afzonderlijke gevallen geëvolueerd.
Van de 14 soorten die ze op high-speed video kon krijgen, konden de snelsten hun kaken in 0, 12 milliseconden dichtklappen, wat meer dan 100 keer sneller was dan de langzaamste. Ze ontdekte ook dat hoe kleiner de soort, hoe sneller de kaken kunnen breken.
Het werkelijke mechanisme achter de bliksemsnelheid van de spinnen blijft een vraag voor toekomstige studies. Hoewel Wood en haar collega's voorlopig weten dat het de bekende krachtoutput van spieren overschrijdt, betekent dit dat een andere structuur verantwoordelijk moet zijn voor het vrijgeven van al die opgeslagen energie.
Het was een hele prestatie om eenvoudig genoeg Mecysmaucheniidae-spinnen te vinden om de studie uit te voeren - veel minder om het technische werk te doen dat nodig was om hun anatomie en hoge snelheidsgedrag te analyseren, zegt Jeffrey Shultz, een arachnoloog aan de Universiteit van Maryland in College Park, die er niet bij betrokken was in productie.
"De vrucht van al deze inspanningen was om te laten zien dat een bijzonder mechanisme - dat je misschien het product van een uniek evolutionair evenement zou hebben gezien - in feite vier verschillende keren in deze groep spinnen is verschenen, " zegt hij. "Het zal interessant zijn om uit te vinden of het vermogensversterkingsmechanisme ook hetzelfde is in elke evolutionaire iteratie en, zo ja, waarom deze specifieke groep spinnen er uniek voor lijkt te zijn."
Dat is een vraag die Wood hoopt te beantwoorden in toekomstige studies, hoewel ze al een voorgevoel heeft. De kleinere spinnen lijken de voorkeur te geven aan een dieet van springstaarten - zeer snelle insecten die snel springen om aan roofdieren te ontsnappen. Het kan zijn dat de snelste val-kaakspinnen hun bliksemsnelle aanval evolueerden zodat ze zich op deze snellere prooi konden richten.
