Hur kan snap snapp räka? Detta var frågan som plågade forskare som satte sig för att avslöja de mystiska mekanismerna som producerar stor biologi i små kräftdjur.

"Allt vi har vetat fram till nu är slutpunkten för dessa superknäppande klor, sade Rich Palmer, biologisk vetenskapsprofessor vid University of Alberta och seniorförfattare om en ny studie om att snappa räkklor. "Vad vi nu vet är att en serie små förändringar i form ledde till dessa stora funktionella förändringar, som i huvudsak tillåter dessa räkor förmågan att bryta vatten, eller knäpp."

Under loppet av två års forskning som undersökte 114 arter från 19 olika räkfamiljer – utforskning som tog forskarna från Panamas avlägsna delar till avancerade bildanläggningar i Tyskland – upptäckte forskarna att denna förmåga att bryta vatten eller knäppa föregicks av evolution och anpassning miljontals år på väg. Räkorna använder snäppet av flera skäl, inklusive kommunikation, döda byten, territoriellt försvar, och försvara sig mot rovdjur.

"Vi insåg att denna spektakulära förmåga att bryta vatten genom att göra kavitationsbubblor måste ha föregåtts av kanske miljoner år av räkor som bara skjuter vatten. På något sätt när de fortsätter att skjuta vatten, de blev snabbare och snabbare, och de bröt så småningom kavitationströskeln för att producera dessa snaps. Det är ganska extrem biologi, sa Palmer.

Palmer förklarade att en bubbla som produceras från räkans klo faktiskt är ett vakuum där omgivande vattentryck kollapsar sidorna av bubblan för att producera ett snäpp, något som bara kan hända när vattnet skjuts så snabbt från klo att det lämnar innan intilliggande vatten kan komma in bakom det. Vad han och hans medförfattare avslöjade var att sådana extrema rörelser är beroende av både en energilagringsmekanism och en låsmekanism för att snabbt frigöra den lagrade energin. Ungefär som liknar pil och båge.

"Om du tar en pil och försöker kasta den, det går inte särskilt fort. Men om du tar samma mängd energi och drar dig tillbaka och sedan släpper, pilen går väldigt snabbt. Att kasta använder bara muskelsammandragning medan lagring av energi och spänning frigör samma mängd energi, men mycket snabbare. "

Palmer förklarade att summan av flera små förändringar i kloformen - som var och en är en innovation - summerar till en kraft så stark att den bryter vatten genom att dra fördel av undervattensfysik, eftersom vätskor inte är komprimerbara. Slutresultatet – denna anmärkningsvärda förmåga att knäppa – är vad som kallas en nyckelinnovation.

"Viktiga innovationer är anpassningar som möjliggör dramatisk strålning eller diversifiering av arter, sätter scenen för strålning till en helt ny typ av adaptiv zon som inte fanns där tidigare."