手表:这个小家伙的腿上有齿轮

齿轮在人造世界中无处不在,在从手表到汽车引擎等各种物品中都可以找到,但似乎自然界首先发明了它们

一项新的研究发现,一种植物跳跃的昆虫Issus coleoptratus是第一个拥有功能性齿轮的生物

当动物跳跃时,昆虫后腿上的两个互锁齿轮有助于使腿部同步

英国剑桥大学神经生物学荣誉教授,研究人员马尔科姆·伯罗斯说:“据我所知,这是任何动物中第一次运作齿轮的示范

” Burrows和一位同事使用高速视频拍摄了齿轮的动作

当幼虫准备跳跃时,它会将一条腿的齿轮与另一条腿的齿轮啮合,就像竖起枪一样

然后,昆虫以一种平滑,爆炸性的动作释放它的腿

[参见昆虫齿轮在行动中的视频]在这个扫描电子显微图像中显示了飞虱昆虫后腿上的相互啮合的齿轮

同步跳跃每条腿都有一条弯曲的10到12个齿轮带,连接到昆虫腿上的转子

Burrows告诉LiveScience,这些结构在1957年被描述,但没有人证明齿轮是功能性的

昆虫的后腿可以用两种方式排列

蚱蜢和跳蚤的腿在身体两侧的不同平面上移动,而那些冠军跳跃的昆虫,如飞虱,则沿着同一平面在身体下方移动

因此,飞虱的腿需要紧密耦合

“如果腿之间存在微小的时间差异,那么身体就会开始旋转,”Burrows说

研究结果详见9月13日出版的“科学”杂志,研究结果显示,这些齿轮使后腿的运动在约30微秒内相互同步 - 比神经系统的速度快得多

[最令人惊奇的7个Bug忍者技能]有时候,Burrows观察到齿轮相互滑过,但是当他们最终订婚时,两条腿同步了

Burrows做了一个死飞虱的实验:当他拉一条腿时,它们都迅速伸展

因此,单独的骨骼系统的机制可以使腿部同步,他说

适用于儿童的齿轮齿轮仅存在于未成熟的飞虱或若虫中,并且在最后的蜕皮期间丢失

成年飞虱使用它们的腿之间的摩擦来实现与齿轮相同的效果

Burrows说,成年人可能会放弃他们的齿轮,部分原因是齿轮齿可以断裂,危及昆虫的生存

在达到成人体型之前,若虫会脱掉外骨骼五到六次,并且能够纠正伤害,而成年人却被一个身体困住

成年人也有更大,更僵硬的身体,因此摩擦可能是一种更有效的同步腿的方法

德国卡尔斯鲁厄国家自然历史博物馆馆长亚历山大·里德尔(Alexander Riedel)表示:“看到人类机械工程的一个又一个组件在生活世界中被发现,这是非常令人兴奋的

”他没有参与这项研究

里德尔提出另一个原因,成年昆虫缺乏齿轮可能与若虫不同,成年人有翅膀,这可能有助于指导他们的飞行

还有一些其他动物拥有类似齿轮的结构

顾名思义,齿轮龟的外壳上有一个齿轮,纯粹是装饰性的

一些爬行动物具有齿轮心脏瓣膜,增加了对血流的抵抗力

有些昆虫有齿轮状的旋钮,用于产生啁啾声

但这些结构本身都不能起到装备的作用

伯罗斯最初在德国一个同事的花园里遇到了齿轮腿的昆虫

他在英格兰的家中徒劳地搜查了他们

“然后,我问我5岁的孙子是否能找到他们,他在花园里发现了一些,”伯罗斯说

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