Ученые впервые обнаружили в живой природе аналог зубчатой передачи, которая широко используется в технических устройствах. Это значит, что эволюция «додумалась» до шестеренок задолго до человека.
Описание открытия, сделанного британскими энтомологами из Кембриджского и Бристольского университетов, опубликовано в свежем выпуске журнала Science.
Округлые зубчатые структуры очень редко встречаются в животном мире, и до настоящего времени ученые не знали ни одного примера, чтобы они функционировали как настоящие шестеренки. Однако авторы статьи показали, зубчатая передача используется не только в автомобилях и станках, но и в прыгательных конечностях насекомых.
Исследователи обнаружили «шестеренки» у личинок бескрылых цикадок вида Issus coleoptratus (дальние родичи знаменитых певчих цикад). Они представляют собой полукруглые образования на внутренней поверхности вертлугов задней пары ног этих насекомых. Каждая «шестеренка» несет 10-12 зубцов, которые точно подогнаны к зубцам парной шестеренки.
Вертлуг – это небольшой членик, входящий в состав конечностей насекомых и расположенный между тазиком и бедром. У цикадок вертлуги сближены, и с помощью зубчатой передачи при подготовке к прыжку их движения синхронизируются. В результате конечности отталкиваются от поверхности в один и тот же момент. Если синхронизации не произойдет, то во время прыжка цикадку занесет в сторону.
Ученые записали на видео, как проворачиваются шестеренки и выяснили, что расхождение в их движениях не превышает 30 микросекунд. Подобной точности насекомые не могли бы достичь при помощи нервной системы, ведь мускулатуру каждой ноги цикадки иннервирует отдельный нерв. «У Issus внешний скелет решает ту задачу, с которой не смогли справиться мозг и нервная система», -- пояснил Малкольм Барроу, соавтор статьи.
Как отмечают исследователи, при последней линьке, после которой личинка превращается во взрослое насекомое, шестеренки пропадают. Возможно, это делается, чтобы избежать возможных поломок механизма. У личинок сломанные зубцы заменяются при каждой новой линьке, а вот взрослая нелиняющая особь не может «чинить» шестеренки, так что ей проще от них отказаться.
