A természet meglepő titka: Mechanikus fogaskerekeket találtak egy apró rovar lábában
Lélegzetelállító felfedezést tettek brit biológusok: egy apró, mindössze három milliméter hosszú rovarfaj, az Issus coleoptratus ugró rovarfaj ízületeiben mechanikus fogaskerekek találhatók. Ez az első működő, fogazott áttételi rendszer, amelyet a természetben valaha találtak. A rovar a fogaskerekeket arra használja, hogy hátsó lábainak rúgásait tökéletesen szinkronizálja az ugrás pillanatában.
A mechanikus fogaskereket – az egyenletes méretű fogakkal ellátott, két különböző forgó felületet, amelyek elfordulás közben egymásba kapcsolódnak – a tudásunk szerint a görög mechanikusok találták fel Kr. e. 300 körül. A Cambridge-i Egyetem biológusai, Malcolm Burrows és Gregory Sutton azonban felfedezték, hogy egy rovar megelőzött minket a találmánnyal.
Tökéletes koordináció a gyors ugráshoz
A Science tudományos folyóiratban megjelent tanulmányukban a kutatók leírják, hogy a fiatal Issus rovarok miért használják ezt a rendszert. A koordináció a kulcs: az ugráshoz mindkét hátsó lábnak pontosan ugyanabban a pillanatban kell előretolnia. Mivel oldalirányban lendülnek, ha az egyik láb egy töredék másodperccel korábban nyúlna ki, az oldalra lökné a rovart, ahelyett, hogy egyenesen előre ugrana.
A fogaskerekek elegáns megoldást jelentenek erre a problémára. A kutatók nagy sebességű videói kimutatták, hogy a rovarok, amelyek akár 14 kilométer per órás sebességgel is ugranak, behúzták a hátsó lábaikat, majd előretolták azokat, mindkét láb 30 mikroszekundumon (másodperc harmincmilliomod részén) belül mozdult el.
Agy helyett mechanika
„Az Issus esetében a vázrendszer segít megoldani egy összetett problémát, amit az agy és az idegrendszer nem tud” – mondta Burrows egy sajtónyilatkozatban.
A fogaskerekek a rovarok hátsó lábainak felső részén helyezkednek el, és 10-12 kúpos fogat tartalmaznak, amelyek mindegyike körülbelül 80 mikrométer széles. A fogak alján lekerekített ívek is találhatók – ez a kialakítás az ember alkotta mechanikus fogaskerekekben is megtalálható, mert csökkenti a kopást.
Rejtély: Miért csak a fiataloknál?
A fő rejtély az, hogy az azonos rovarfaj felnőtt egyedei nem rendelkeznek fogaskerekekkel. Ahogy a fiatal rovarok felnőnek és levedlik a bőrüket, ezek a fogak nem nőnek vissza, és a felnőtt lábak szinkronizálását egy alternatív mechanizmus oldja meg.
Burrows és Sutton feltételezik, hogy ez a fogaskerekek sérülékenységével magyarázható: ha egy fog eltörik, az korlátozza a mechanizmus hatékonyságát. Ez nem jelent nagy problémát a fiatalok számára, akik többször is vedlenek és új fogaskerekeket növesztenek, de a kifejlett Issus esetében a fogak cseréje lehetetlen lenne – innen az alternatív elrendezés.
„Általában azt gondoljuk, hogy a fogaskerekek az ember által tervezett gépekben láthatók, de kiderült, hogy csak nem néztünk szét elég alaposan” – mondta Sutton. „Ezek a fogaskerekek nem tervezettek; evolúciós úton jöttek létre – a szinkronizálásra kifejlesztett, nagy sebességű és precíziós gépezetet jelentenek az állatvilágban.”
A legfrissebb tudományos cikkek
