Pratite nas

Pozdrav, koji sadržaj vas zanima?

Biljke i životinje

Mehanizam zupčanika po prvi put otkriven u prirodi

Issus coleoptratus

Stražnje noge malenog kukca pokreću se uz pomoć pravog mehanizma zupčanika. Dosada se vjerovalo da je zupčanik izvorni izum ljudskog uma.

Issus coleoptratus

Issus coleoptratus


Mladunče malenog insekta Issus coleoptratus,  koji skače s biljke na biljku te se može naći u vrtovima diljem Europe, ima članke stražnjih nogu spojene po principu zupčanika – dvije zaobljene trake sa zupcima koji se međusobno isprepleću. Rotacijom i snagom okretnog momenta uz primjenu sile na zube drugog zupčanika, zupčanici prenose okretno gibanje i sinkroniziraju pokrete životinje.

Ovo je prvi put da je mehanizam zupčanika viđen u prirodi, što ukazuje da ono što je dosad smatrano izvornim izumom ljudskog uma zapravo ima svog evolucijskog prethodnika u prirodi.

Naime, iako se sam oblik zupčanika nalazi kod nekih životinjskih vrsta (primjerice na leđima nekih kukaca ili na oklopima nekih kornjača), znanstvenici navode da je ovo “prvo otkriće funkcionalnog mehaničkog zupčanika – zupčanika koji obavlja poznatu funkcionalnu ulogu mehaničkog zupčanika u nekoj biološkoj strukturi.”

Ove prve funkcionalne zupčanike iz prirode otkrili su znanstvenici sa Sveučilišta Cambridge, kombiniranim metodama anatomske analize i promatranjem video snimke kretanja kukca. Otkriće je objavljeno u najnovijem broju časopisa Science.

Zupčanici u stražnjim nogama kukca pokazuju značajnu tehničku podudarnost s onima koje nalazimo na biciklima ili unutar automobila. Svaki zub zupčanika ima zaobljene rubove na mjestu gdje se spajaju na traci zupčanika; oblik identičan zupčanicima zamišljenim ljudskim umom i napravljenim ljudskom rukom. Oblik zubaca kod kukca ponešto se razlikuje na rubovima, onemogućujući rotaciju u suprotnom smjeru i skokove životinje unatrag.

Zupci zupčanika nasuprotnih nogu povezani su kao kod automobila, osiguravajući gotovo potpunu sinkronizaciju u pokretima nogu – pokreti jedne i druge noge su ujednačeni u granicama od 30 mikrosekundi. To je kritična točka kod snažnih skokova koji su ovoj životinji primarni način kretanja, budući da bi odstupanja u sinkronizaciji brzine nogu na točki propulzije mogle dovesti do skretanja i rotacije, koja bi uzrokovala beznadnu vrtnju izvan kontrole ovog kukca.

“Precizna sinkronizacija putem živčanog sustava bila bi nemoguća, budući da bi živčanim impulsima trebalo previše vremena za tu izvanrednu koordinaciju koja je neophodna”, navodi vođa istraživačke skupine, profesor Malcom Burrows, s odjela za zoologiju Sveučilišta Cambridge. “Pomoću mehaničkih zupčanika ovaj kukac može jednostavno slati nervne signale svojim mišićima da proizvedu otprilike ujednačenu količinu snage. Na taj način kada jedna noga pokreće skok, zupčanici se isprepleću, stvarajući apsolutni sinkronicitet. Kod ovog kukca koštani sustav preuzima ulogu rješavanja kompleksnog problema kojega živčani sustav ne može riješiti”, navodi Burrows.

„Uvijek smo zupčanike smatrali ljudskim izumom kojega pronalazimo isključivo u strojevima proizvedenim ljudskim radom, ali sada samo znamo da nismo dobro gledali“, dodao je. “Ovi su zupčanici produkt evolucije koji predstavlja vrlo precizan stroj velike brzine u životinjskom svijetu.”

Zanimljivo, mehanički zupčanici pronalaze se samo kod mladunčadi ovog insekta, dok se u odrasloj dobi gube. Ove promjene mogu se usporediti s uobičajenim promjenama uz rast kod insekata, kao što je odbacivanje krute kože i oklopa na ključnim mjestima pri razvoju životinja kako bi mogli rasti.

Zasad je još nepoznato zašto ovaj kukac gubi svoje zupčanike na stražnjim nogama u odrasloj dobi. Znanstvenici ukazuju na mogući problem svakog zupčanika – ako je jedan zubac iz mehanizma oštećen, narušena je učinkovitost cijelog mehanizma. Dok bi lom zubaca u mladoj dobi mogao biti popravljen u sljedećoj fazi mitarenja, bilo kakvo oštećenje u odrasloj dobi ostalo bi trajno.

Razlog bi također mogao biti u većim dimenzijama tijela odraslog kukca, pa tako i  većem dijelu tijela koji je ekvivalent ljudskoj bedrenoj kosti; veća bedrena kost može omogućiti dovoljno trenja da bi se postigli ogromni skokovi s lista na list, bez potrebe za radom zupčanika.

Izvor: University of Cambridge

Možda će vas zanimati

Računarstvo i internet

Kvantna tehnologija je fascinantno područje koje koristi principe kvantne fizike za stvaranje novih i moćnih alata. Za razliku od klasične tehnologije, koja se oslanja...

Psihologija

Psihološki eksperimenti često otkrivaju fascinantne uvide u ljudsko ponašanje, ali također mogu podići ozbiljna etička pitanja. Iako su mnogi poznati psihološki eksperimenti pridonijeli našem...

Geografija i geologija

Oceani, koji pokrivaju više od 70% površine Zemlje, predstavljaju najveću i najmanje istraženu zonu našeg planeta. Unatoč svojoj ogromnoj veličini, manje od 5% oceanskog...

Arheologija i paleontologija

Nedavno otkriven fosil neandertalskog djeteta u Španjolskoj izazvao je veliki interes među znanstvenicima. Ovaj fosil, koji pokazuje karakteristike Downovog sindroma, predstavlja prvi dokaz ove...