Kreatur mit ineinandergreifenden Zahnrädern auf Beinen entdeckt

Zahnräder sind allgegenwärtig in der künstlichen Welt, gefunden in Artikel von Armbanduhren bis hin zu PKW-Motoren, aber es scheint, dass die Natur sie zuerst erfunden hat.

Eine Art von Pflanze-hopping Insekt, Issos Coleoptratus, ist das erste Lebewesen bekannt, funktionale Getriebe besitzen eine neue Studie findet. Die zwei ineinandergreifende Zahnräder auf das Insekt Hinterbeine helfen, die Beine zu synchronisieren, wenn das Tier springt.

"Zu den besten meines Wissens ist es die erste Demonstration der funktionierende Zahnräder in jedem Tier,", sagte Studie Forscher Malcolm Burrows, emeritierter Professor für Neurobiologie an der Universität Cambridge in Großbritannien.

Höhlen und ein Kollege erfasst die Zahnräder Bewegung mit High-Speed-Video. Als der junge Bug bereitet, zu springen, Maschen es die Verzahnung eines Beines mit denen des anderen, wie eine Waffe zu spannen. Das Insekt löst dann, seine Beine in einer glatten, explosive Bewegung. [Sehen Sie Video der Insekten Zahnräder in Aktion]

Synchron-Hopping

Jedes Bein Sport einen gebogenen Streifen von 10 bis 12 Zähne, mit die die Trochantera auf das Insekt Beine befestigt. Diese Strukturen wurden 1957 beschrieben, aber niemand hatte gezeigt, dass die Gänge waren funktionell, Burrows sagte LiveScience.

Hinterbeine Insekten können auf zwei Arten organisiert werden. Die Beine der Heuschrecken und Flöhe bewegen in separaten Ebenen an den Seiten ihres Körpers, während der Meister springen Insekten wie Planthoppers, unter ihren Körper entlang der gleichen Ebene bewegen. Planthoppers Beine müssen daher eng gekoppelt werden.

"Gäbe es einen leichten Timing Unterschied zwischen die Beine, dann der Körper anfangen würde, zu drehen," sagte Burrows.

Die Zahnräder synchronisieren die Bewegung der Hinterhand, innerhalb von ca. 30 Mikrosekunden voneinander – viel schneller als das Nervensystem erreichen könnte, laut der Ergebnisse der Studie, detailliert in der 13 September-Ausgabe der Zeitschrift Science. [Die 7 schönsten Bug Ninja Skills]

Manchmal, beobachtet Burrows, dass die Zahnräder rutschte aneinander vorbei, aber wenn sie schließlich engagiert, die zwei Beine synchronisiert wurde.

Burrows hat ein Experiment mit einem Toten Planthopper: wenn er eines seiner Beine gezogen, beide schnell erweitert. So, die Mechanik des Skelettsystems allein die Beine synchronisieren können, sagte er.

Zahnräder sind für Kinder

Die Zahnräder sind nur in unreifen Planthoppers oder Nymphen gefunden und sind während der letzten Häutung verloren. Adult Planthoppers verwenden Reibung zwischen ihre Beine um den gleichen Effekt wie die Zahnräder zu erreichen.

Erwachsene ihre Gänge graben können teilweise, weil die Verzahnung zu brechen, das Insekt Überleben gefährden, sagte Burrows. Nymphen vergossen ihre Exoskelett fünf oder sechsmal vor Erwachsenen Größe erreicht und konnte den Schaden zu beheben, während Erwachsene mit einem Körper stecken.

Erwachsene haben auch größere, starrer Körper, so dass Reibung eine effektivere Möglichkeit wäre, ihre Beine zu synchronisieren.

"Es ist sehr spannend, einer nach dem anderen Bestandteil menschlichen Maschinenbau, in der lebenden Welt entdeckt zu werden", sagte Alexander Riedel, Kurator des Museum der Naturkunde Karlsruhe in Deutschland, der nicht in der Forschung beteiligt war.

Riedel schlug vor, ein weiterer Grund, dass die Erwachsenen Insekten Zahnräder fehlen könnte sein, dass im Gegensatz zu Nymphen, Erwachsene Flügel, die dazu beitragen könnten haben, ihren Flug zu lenken.

Es gibt ein paar andere Tiere, die Strukturen ähnlich Getriebe besitzen. Die Zahnrad-Schildkröte, hat wie der Name andeutet, einen Gang auf die Schale, die rein dekorativ ist. Einige Reptilien haben Zahnrad Herzklappen, die den Widerstand gegen den Blutfluss zu erhöhen. Und einige Insekten haben gearlike Knöpfe, mit denen zirpende Geräusche erzeugen. Aber keiner von diesen Strukturen fungiert als einen Gang schlechthin.

Burrows stieß ursprünglich auf Getriebe-beinigen Insekten im Garten einen Kollegen in Deutschland. Er suchte vergeblich nach ihnen zu Hause in England.

"Dann fragte ich meinen 5 Jahre alten Enkel, wenn er sie finden konnte, und er einige im Garten fand," sagte Burrows.

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