De flesta myror tar skickligt tag i och klipper sin mat med ett par pinnliknande mandibler. Men fällmyror kan också slå ihop sina käkar i förbluffande snabba hastigheter och slå offer på 0,77 μs. Ändå utgör det en risk att släppa lös sådana ballistiska slag. Djur som utnyttjar lagrad elastisk energi som en katapult för att kasta lemmar i hög hastighet - tänk hoppande gräshoppor - riskerar också att slita sönder sig själva om lemmar inte är perfekt inriktade. Och få lyckas utnyttja sådan kraft i armar och ben samtidigt som de är kapabla till skicklig manipulation. Käkmyror (Odontomachus brunneus) klarar dock båda manövrarna, förutom att de regnar ner slag upprepade gånger utan att skada sig själva.

Förbryllad över den uppenbara paradoxen triggade Sheila Patek, från Duke University, USA, tillsammans med kollegor från amerikanska och brittiska institutioner, käkmyror att släppa lös sina kraftfulla underkäkar. De publicerade sin upptäckt i Journal of Experimental Biology att myrorna samtidigt trycker och drar underkäkarna med hjälp av energi lagrad i en huvudsena och deras exoskelett för att driva käkarna i en perfekt självbevarande båge, vilket gör att de kan låsa och ladda upprepade gånger utan att skadas.

För att avslöja den ballistiska myrans hemlighet för att undvika självförstörelse säkrade Chi-Yun Kuo (Duke University), försiktigt myror framför en höghastighetskamera som filmade med 300 000 bilder/s för att fånga den blixtsnabba manövern när insekterna kraschade mandibler tillsammans.

"När vi spelade upp videorna i slowmotion var deras anfall spektakulärt exakta", säger Patek. Omedelbart efter släppet roterade underkäkarna i en perfekt båge genom de första 65 graderna när de krockade med varandra och nådde en topprotationshastighet på 470 000 rpm, medan spetsarna på de 1,38 mm långa strukturerna skar genom luften med hastigheter på i genomsnitt 54,4 m/s , innan du börjar bromsa och slutligen guppar fram och tillbaka i slutet av en tugga.

Dessutom komprimerades huvudet och förkortades med 64 μm (3,2 %) samtidigt som det pressades inåt med 41 μm (6 %). "Vi insåg att hela huvudet deformerades för att lagra elastisk potentiell energi", säger Patek. Så hur använde myrorna denna lagrade energi för att stänga sina mundelar i så otroliga hastigheter?

Genom att beräkna mängden energi som frigjordes när insekterna släppte lös sina krossande underkäkar, upptäckte teamet att energin som lagrades när huvudets exoskelett deformerades var tillräcklig för att driva underkäken genom 33 grader av perfekt rotation, medan energi lagrad i den fjädrande senan som fäster underkäken till den enorma adduktormuskeln inuti huvudet (som utgör 14 % av myrans kroppsmassa) drev de återstående 32 graderna.

Patek, Adam Summers (University of Washington, U.S.), Gregory Sutton (University of Lincoln, U.K.) och Ryan St Pierre (University at Buffalo, U.S.), undrade hur den massiva adduktormuskeln kunde driva underkäkens perfekt cirkulära banor. muskeln kunde samtidigt sträcka senan som länkar muskeln till den inre änden av underkäken, samtidigt som den deformerar huvudets exoskelett, lagrar energi i båda strukturerna medan underkäken spärrades horisontellt i läge i väntan på att bli avfyrad.

Sedan, så snart spärren som höll underkäken på plats släpptes, drog energin som lagrades i den sträckta fjädrande senan den inre änden av underkäken bakåt, medan det deformerade exoskelettet sprang tillbaka till formen – samtidigt som man tryckte underkäken framåt – svepte in den. en perfekt båge. Och när St Pierre och Sutton testade teorin, återgav deras datorsimulering underkäkens bana sömlöst.

Trap-käftmyror har hittat en mekanism som gör att de kan koordinera de motsatta krafterna som driver den perfekta underkäksrotationen, utan att belasta den ömtåliga leden som underkäken svänger runt för att undvika skador, oavsett hur ofta myran slår. Patek misstänker att andra fjäderbelastade varelser också använder strategin, och hon, Sarah Bergbreiter (Carnegie Mellon University, USA) och Suzanne Cox (Duke University) föreslår att den revolutionerande designen skulle kunna omfamnas av ingenjörer. "Principerna kan införlivas i mikrorobotik för att förbättra multifunktionalitet, precision och livslängd för ultrasnabba system", säger de.