Крошечное “механическое” насекомое однажды помогло экспертам включить мозги — в буквальном смысле! В то время как естественный и механический миры кажутся полярно разными, “Issus coleoptratus”, обычно называемый жуком-нимфой, показал, что на самом деле они тесно связаны.
В 2013 году было обнаружено, что это маленькое существо — “кузнечик”, часто встречающийся в Европе и Северной Африке, размером до 0,28 дюйма — имеет удивительную органическую двигательную систему. В докладе, опубликованном в журнале Science, показано, что скелет иссуса имел шестеренки на задних лапах.
Авторы и биологи Малкольм Берроуз и Грегори Саттон обнаружили “суставы задних лап с изогнутыми зубчатыми полосами с противоположными “зубьями”, которые переплетаются, вращаясь подобно механическим шестеренкам, чтобы синхронизировать ноги животного, когда оно совершает прыжок”, — говорится в пресс-релизе на сайте EurekAlert. Их результаты иллюстрируют “первое наблюдение механической передачи в биологической структуре”.
Issus coleoptratus (нимфа)
Это, конечно, было бы новостью для греческих механиков из Александрии, которые, как считается, изобрели механическую передачу примерно в 300 году до н.э. Оказывается, мать-природа обманула их с самого начала.
Чтобы прийти к такому выводу, Берроуз и Саттон использовали сочетание высокоскоростной видеосъемки и экспериментов с мертвым иссусом. Видео позволило им получить точный взгляд на насекомых в действии. Между тем, электрическая стимуляция одной ноги заставляла ее выдвигаться, что приводило в действие другую ногу и показывало, что шестеренки работают вместе.
Нимфа Issus coleoptratus с личинками.
В релизе говорится, что внутренние механизмы насекомого “имеют удивительное инженерное сходство с теми, которые можно найти на каждом велосипеде и внутри каждой автомобильной коробки передач”. И это еще не все, потому что конструкция также довольно сложная.
“Каждый зуб шестерни имеет закругленный угол в месте соединения с зубчатой рейкой; эта особенность идентична искусственным шестерням, таким как велосипедные — по сути, это амортизирующий механизм для предотвращения срыва зубьев”.
Issus coleoptratus полагается на свои шестеренки не только для того, чтобы перепрыгивать с растения на растение. Механизм нужен ему, чтобы не сбиться с правильного пути. “Чтобы прыгнуть, обе задние ноги насекомого должны одновременно толкнуться вперед, — объясняет Smithsonian.com. — Поскольку обе лапки качаются вбок, если бы одна из них вытянулась на долю секунды раньше другой, то насекомое отклонилось бы от курса вправо или влево, вместо того чтобы прыгнуть прямо вперед”. Это делает маленького жучка идеальным тренажером для прыжков.
Он использует зубчатые шестеренки (увеличенные выше с помощью электронного микроскопа) для точной синхронизации толчков задних ног при прыжке вперед.
Поломка читается почти как руководство по эксплуатации двигателя: “Каждая зубчатая лента у ювенильного иссуса была длиной около 400 микрометров и имела от 10 до 12 зубцов, — говорится в пресс-релизе, — причем с обеих сторон шестерни в каждой ноге содержали одинаковое количество зубцов, что давало передаточное число 1:1”.
Однако насекомое отличается от простой машины. “В отличие от искусственных шестеренок, где каждый зуб шестеренки асимметричен и изогнут в направлении точки, где они сцепляются — поскольку искусственные шестеренки должны иметь симметричную форму, чтобы работать в обоих направлениях вращения, — шестерни иссуса работают только в одном направлении, чтобы запустить животное вперед.”
Шестерни расположены на верхнем сегменте каждой задней ноги насекомого
Загадкой является то, что шестеренки присутствуют только на стадии ювенильной особи/нимфы. Когда иссус полностью развивается, он заменяет старую систему на то, что Science называет “высокопроизводительным механизмом на основе трения”. Считается, что когда насекомое достигает взрослой стадии, оно не может отрастить сломанные шестеренки из-за процесса линьки.
Это “когда животные сбрасывают жесткую кожу в ключевые моменты своего развития для того, чтобы расти”. Линька восстанавливает все повреждения, поэтому, когда этот процесс прекращается, природа предлагает более долговечное решение.
Наличие того, что равносильно встроенной машине, не является исключительным для иссуса. Черепаха с зубчатым колесом, например, названа в честь зубца, который виден на ее панцире. Однако это не служит никакой практической цели, кроме декоративного вида. Спекуляции на тему того, как именно приводилось в движение древнее животное царство, несомненно, будут продолжаться.
А пока что Issus — блестящий пример того, что механика — это кровь и кишки, а также масло и смазка.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями на Facebook:
