Škorpijoni imajo spredaj dve klešči, na repu pa želo. Ti deli telesa že sami po sebi delujejo dovolj nevarno, a kemijske analize so pokazale, da vsebujejo tudi kovine, kot so cink, mangan in železo. „Da so te kovine tam, je znano že od devetdesetih let prejšnjega stoletja,” je povedal Sam Campbell, biolog z Univerze v Queenslandu. „Nismo pa vedeli, ali se škorpijoni tako razvijajo ali pa kovine iz okolja preprosto privzamejo, tako rekoč naključno.”
Da bi odgovorili na to vprašanje, so Campbell in sodelavci preučili, kako so kovine porazdeljene v želih in kleščah različnih vrst škorpijonov. V reviji Journal of The Royal Society Interface so pred kratkim izšli rezultati, po katerih navzočnost kovin očitno sploh ni delo naključja.
Pregled orožja
Campbellova ekipa se je osredotočila na 18 taksonov škorpijonov, izbranih iz ogromne zbirke Smithsonianovega naravoslovnega muzeja. Za molekularno strukturno kartiranje orožja škorpijonov so raziskovalci uporabili visokoločljivostno vrstično elektronsko mikroskopijo in slikanje z mikro rentgensko fluorescenco. S temi metodami so lahko izdelali barvno kodirane zemljevide vseh želov in klešč z izjemno natančno lego posameznih kovin. Na podlagi teh zemljevidov je ekipa lahko rekonstruirala vzorce koncentracij kovin v orožju.
Pri večini preučenih primerkov je bil cink v visoki koncentraciji prisoten na samem robu žela. „Cink ima veliko vlogo pri trdoti in pri ohranjanju čvrstosti konice žela,” pojasnjuje Campbell. Tik pod s cinkom okrepljeno konico mangan v spodnjem območju žela pogosto postane prevladujoča kovina.
Ekipa domneva, da mangan v tem delu verjetno pomaga pri prožnosti in vpijanju tresljajev.
Takšna razporeditev obeh kovin naredi žel za biološko sulico, ki lahko prebode trdo kožo ali zunanji skelet plena. „To je logično, ker je škorpijonov žel dokaj agresiven in deluje z veliko silo, zato mora to prenesti, ne da bi se zlomil,” pravi Campbell.
Raziskovalna skupina je podobno zanimivo razporeditev kovin ugotovila tudi v kleščah. Obogatitev s cinkom in železom je bila prisotna le v zrnatih delih klešč, torej v zobem podobnih, nazobčanih izboklinah na gibljivem zunanjem segmentu, imenovanih dentikuli. Razporeditev je spominjala na samurajski meč, kjer je najtrši material skoncentriran predvsem ob rezilu. „Ko se ti dentikuli, ti zobci, pokažejo, vidimo koncentracijo, nato pa celotno območje okoli njih. V preostalem delu klešč kovine sploh ni,” pravi Campbell.
Ko pa so raziskovalci globlje preučili razlike v orožju škorpijonov med vrstami, so naleteli na novo plast zapletenosti. „Ena od stvari, ki me je spodbudila k tej raziskavi, je, da so škorpijoni zelo različni,” je povedal Campbell. „Njihove klešče in želi se razlikujejo po velikosti in obliki, pomembne razlike pa so tudi v vedenju.” Ekipa je želela izvedeti, ali se te razlike odražajo tudi v vzorcih koncentracij kovin v orožju škorpijonov. Izkazalo se je, da se.
Fino uglašeno
Vrste škorpijonov klešče in želo uporabljajo na različne načine. Vrste iz družine Buthidae želo uporabljajo za lov plena, njihove dolge, vitke klešče pa imajo razmeroma šibko moč stiskanja. Odrasli primerki vrste Pandinus imperator, tako imenovani cesarski škorpijoni, pa želo uporabljajo izključno za samoobrambo, za premagovanje in drobljenje hranilnega plena, torej žuželk, mladih miši in drobnih kuščarjev, pa se zanašajo na močne, masivne klešče.
Ob začetku raziskave je raziskovalna skupina postavila hipotezo, da imajo klešče, zasnovane za izvajanje velike moči stiskanja, največjo koncentracijo kovin za zagotovitev največje trdote, medtem ko je ta delež v šibkejših, vitkejših kleščah nižji. Medtem ko se je to pri cinku izkazalo za res, je bila pri železu povezava ravno nasprotna.
„Sumimo, da je tako zato, ker koncentracija železa ne zagotavlja toliko trdote klešč kot njihovo odpornost proti obrabi,” pravi Campbell. Ko škorpijon z velikimi, močnimi kleščami lovi, plen običajno preprosto zdrobi. Škorpijoni z dolgimi, vitkimi kleščami pa morajo upirajoči se, boreči se plen držati dlje, da ima strup iz žela čas za delovanje.
Pri cinku je bila koncentracija v kleščah večja pri vrstah z manjšo močjo stiskanja, verjetno za nadomestitev morfoloških šibkosti.
Druga ugotovitev raziskave je bila, da obstaja obratna povezava med količino cinka v želu in v kleščah. Če so klešče neke vrste škorpijonov zelo bogate s cinkom, je njen žel razmeroma reven s cinkom, in obratno. „Ne gre za to, da bi preprosto okrepili eno orožje na račun drugega,” pravi Campbell. „Mislim, da je to evolucijska gonilna sila, usmerjena v krepitev najpogosteje uporabljenega orožja.”
Kljub temu obstajajo težave pri oblikovanju orožja, ki jih evolucija ni uspela rešiti, in vprašanja, na katera še niso našli odgovorov. „Resnično zanimiva stvar, ki jo lahko vidimo pri divjih škorpijonih, je, da se jim žel lahko tudi zlomi,” pravi Campbell.
Oblikovalski kompromisi
Po besedah raziskovalcev se žel običajno zlomi na točki, kjer se konča s cinkom bogati del konice in se začne del z več mangana. „Ta šibkost je dokaj zanimiva, in to, da je ravno v tem območju. Za to, zakaj je tako, še nimam prave teorije ali odgovora,” pravi Campbell.
Ena od domnev ekipe je, da sta cink in mangan omejena vira, zato lahko škorpijoni okrepijo le najbolj kritične dele žela, namesto da bi kovine porazdelili po celotnem zunanjem skeletu.
Campbell se želi v prihodnje osredotočiti na to, da bi globlje preučil razloge za navidezno „napako v zasnovi” sicer popolnoma zgrajenega žela. Ekipa meni, da se je od teh živali mogoče naučiti še zelo veliko.
„Uporabili smo muzejske primerke in iz vsake vrste izbrali samo enega,” pravi Campbell. Slabost tega pristopa je, da raziskava ni zajela razlik v vzorcih obogatitve s kovinami med različnimi posamezniki iste vrste. Campbell je priznal, da so lahko te variance pri škorpijonih pomembne, saj imajo ti običajno močan spolni dimorfizem – samice so praviloma precej večje od samcev.
Raziskava ni preučila še enega pomembnega vidika, in sicer ali se koncentracija kovin med življenjem škorpijona spreminja. Škorpijoni se večkrat levijo, odvržejo zunanji skelet, da zrastejo in preidejo v novo razvojno stopnjo. „Obstajala je študija, ki je pokazala, da v prvi razvojni stopnji, ko se škorpijon rodi, kopičenja kovin še ni,” pravi Campbell. „Kovina se začne kopičiti v želih do druge razvojne stopnje.”
Campbell pravi, da je izziv odgovarjanja na takšna vprašanja velik, saj je škorpijone izjemno težko preučevati. So nočne živali, pogosto živijo v puščavah in se zakopavajo pod zemljo. „Zanesljivo ne vemo, kakšno je njihovo vedenje,” je povedal Campbell. „Dobro bi bilo najti prave povezave med vedenjem, opazovanim v naravi, interakcijami z okoljem in rezultati laboratorijskih analiz zunanjih skeletov. A to je ogromna raziskovalna naloga.”
