Škorpioni imaju dva prednja kliješta, a na repu žalac. Ti dijelovi tijela sami po sebi djeluju dovoljno opasno, no kemijske su analize pokazale da sadrže i metale poput cinka, mangana i željeza. "Da su ti metali tamo, poznato je još od 1990-ih", rekao je Sam Campbell, biolog sa Sveučilišta Queensland. "No nismo znali razvijaju li se škorpioni tako ili metale iz okoliša unose gotovo nasumično."
Kako bi odgovorili na to pitanje, Campbell i kolege ispitali su kako su metali raspoređeni u žalcima i kliještima različitih vrsta škorpiona. Prema nedavno u časopisu Journal of The Royal Society Interface objavljenim rezultatima čini se da prisutnost metala uopće nije djelo slučaja.
Smotra oružja
Campbellov se tim usredotočio na 18 taksona škorpiona odabranih iz goleme zbirke Smithsonianova prirodoslovnog muzeja. Za mapiranje molekularne strukture škorpionskog oružja istraživači su primijenili pretražnu elektronsku mikroskopiju visoke razlučivosti i mikro-rendgensku fluorescentnu sliku. Te su im metode omogućile izradu mapa u boji svih žalaca i kliješta, s iznimno preciznim položajem pojedinih metala. Na temelju tih mapa tim je mogao rekonstruirati obrasce koncentracije metala u oružju.
Kod većine ispitanih primjeraka cink je bio prisutan u visokoj koncentraciji na samom rubu žalca. "Cink ima veliku ulogu u tvrdoći i u očuvanju čvrstoće vrha žalca", objašnjava Campbell. Neposredno ispod vrha ojačanog cinkom mangan često postaje dominantan metal u donjem području žalca.
Tim pretpostavlja da mangan u tom dijelu vjerojatno pomaže elastičnosti i upijanju vibracija.
Takav raspored dvaju metala čini žalac biološkim kopljem koje može probiti tvrdu kožu ili vanjski kostur plijena. "To je logično jer je škorpionov žalac prilično agresivan i djeluje velikom silom, pa to mora podnijeti a da se ne slomi", kaže Campbell.
Istraživačka skupina uočila je jednako zanimljiv raspored metala i u kliještima. Obogaćenost cinkom i željezom bila je prisutna samo u nazubljenim dijelovima kliješta, odnosno u zupcima nalik zubima, tzv. denticulima, na pokretnom vanjskom segmentu. Raspored je podsjećao na samurajski mač, kod kojeg je najtvrđi materijal koncentriran prvenstveno uz oštricu. "Kad se ti denticuli, ti zubići, pojave, vidimo koncentraciju, a zatim i cijelo područje oko njih. U ostatku kliješta nema nikakvog metala", kaže Campbell.
No kad su istraživači dublje zaronili u razlike među vrstama koje se opažaju u škorpionskom oružju, naišli su na još jedan sloj složenosti. "Jedna od stvari koje su me potaknule na ovo istraživanje jest to što su škorpioni vrlo različiti", rekao je Campbell. "Njihova se kliješta i žalci razlikuju po veličini i obliku, a postoje i znatne razlike u ponašanju." Tim je želio saznati odražavaju li se te razlike i u obrascima koncentracije metala u škorpionskom oružju. Kako se pokazalo, odražavaju.
Fino ugođeni
Vrste škorpiona različito koriste kliješta i žalce. Vrste iz porodice Buthidae žalce koriste za dobivanje plijena, a njihova duga, vitka kliješta imaju razmjerno slabu snagu drobljenja. Odrasli primjerci vrste Pandinus imperator, takozvani carski škorpioni, žalac pak koriste isključivo za samoobranu, a oslanjaju se na snažna, masivna kliješta kako bi svladali i zdrobili kukce, mlade miševe i sitne gušterice koji im služe kao hrana.
Na početku istraživanja istraživačka je skupina postavila hipotezu da kliješta oblikovana za razvijanje velike sile drobljenja sadrže najveću koncentraciju metala radi postizanja maksimalne tvrdoće, dok je u slabijim, vitkijim kliještima taj udio niži. Dok se to pokazalo točnim za cink, kod željeza se pokazala upravo suprotna povezanost.
"Sumnjamo da je to tako zato što koncentracija željeza ne osigurava toliko tvrdoću kliješta, koliko njihovu otpornost na habanje", kaže Campbell. Kad lovi škorpion s velikim, jakim kliještima, on svoju žrtvu obično jednostavno zdrobi. Škorpioni s dugim, vitkim kliještima moraju pak dulje držati plijen koji se bori i opire kako bi otrov iz žalca imao vremena djelovati.
Što se tiče cinka, koncentracija u kliještima bila je veća kod vrsta koje imaju manju snagu drobljenja, vjerojatno da bi se nadoknadile morfološke slabosti.
Drugi nalaz istraživanja bio je da postoji obrnuta povezanost između količine cinka u žalcu i u kliještima. Ako su kliješta neke vrste škorpiona vrlo bogata cinkom, njezin je žalac razmjerno siromašan cinkom, i obrnuto. "Ne radi se o tome da se jednostavno ojačava jedno oružje nauštrb drugoga", kaže Campbell. "Mislim da je to evolucijska pokretačka snaga usmjerena na jačanje oružja koje se najčešće koristi."
Ipak, postoje problemi u konstrukciji oružja koje evolucija nije mogla riješiti, i pitanja na koja još nisu pronađeni odgovori. "Jedna doista zanimljiva stvar koju možemo vidjeti kod škorpiona u divljini jest da im se žalac može i slomiti", kaže Campbell.
Kompromisi u konstrukciji
Prema riječima istraživača, žalac se obično lomi na mjestu na kojem završava dio vrha bogat cinkom i počinje prevladavati mangan. "Ta je slabost prilično zanimljiva, i to što je baš u tom području. Još nemam pravu dobru teoriju ni odgovor zašto je tomu tako", kaže Campbell.
Jedna od hipoteza tima jest da su cink i mangan ograničeni resursi pa škorpioni mogu ojačati samo najkritičnije dijelove žalca, umjesto da metale rasporede po cijelom vanjskom kosturu.
Campbell se u budućnosti želi usredotočiti na dublje istraživanje uzroka prividne "pogreške u konstrukciji" inače savršeno građenog žalca. Tim smatra da se od tih životinja još može naučiti vrlo mnogo.
"Koristili smo muzejske primjerke i odabrali smo samo po jedan od svake vrste", kaže Campbell. Nedostatak takvog pristupa jest to što istraživanje nije zabilježilo razlike u obrascima obogaćenosti metalima među različitim jedinkama iste vrste. Campbell je priznao da te varijance mogu biti znatne kod škorpiona, koji obično imaju snažan spolni dimorfizam – ženke su u pravilu mnogo veće od mužjaka.
Istraživanje nije ispitalo ni još jedan važan aspekt, naime mijenja li se koncentracija metala tijekom života škorpiona. Škorpioni se više puta mitare, odbacuju vanjski kostur kako bi rasli i prešli u novu fazu. "Postojala je studija koja je pokazala da u prvoj razvojnoj fazi, kad se škorpion rodi, još nema nakupljanja metala", kaže Campbell. "Metal se počinje nakupljati u žalcima do druge razvojne faze."
Prema Campbellovim riječima, izazov odgovaranja na takva pitanja velik je jer je škorpione iznimno teško proučavati. Noćne su životinje, često žive u pustinjama i ukopavaju se pod zemlju. "Ne znamo sa sigurnošću kakvo je njihovo ponašanje", rekao je Campbell. "Bilo bi lijepo pronaći prave poveznice između ponašanja opaženog u divljini, interakcija s okolinom i rezultata laboratorijskih analiza vanjskih kostura. No to je golem istraživački zadatak."
