罕見:擁有齒輪構造的昆蟲

2021-02-23 利維坦

利維坦按：這種只有3毫米長的飛蝨實際上是三年前被發現的，不過現在看來依舊覺得神奇異常。它在其後腿被稱為轉節的節段上有一個彎曲的狹條，上面分布著10到12個輪齒。在向前跳躍之前，飛蝨將其一條腿上的輪齒與另外一條腿上的輪齒咬合以「彎曲」它們的腿。這一動作將該昆蟲的後腿緊緊地咬合起來，確保其雙腿在跳躍的過程中能同步移動……


編譯/圖靈4.0

原文/twistedsifter.com/2016/06/first-mechanical-gear-ever-found-in-nature/

齒輪是人類史上的偉大發明，通過齒輪，我們得以完成許多精密的機械，讓人類發展更上一層樓。一直以來齒輪都被認為是人造產物，因為自然界完全沒有任何齒輪構造，但現在這個論斷終於被推翻了。


一切的關鍵竟然就在這隻小小的昆蟲——伊蘇斯飛蝨（Issus  coleoptratus，它不會飛，但卻相當擅長跳。這種體型小巧的昆蟲屬於蠟蟬亞目，俗稱飛蝨）身上。飛蝨在歐洲是非常常見的昆蟲，而劍橋的科學家發現，飛蝨的兩後腳關節有鋸齒結構，而且互相對應，就像齒輪一樣，作用是讓飛蝨在起跳時保持左右腳對稱。



透過解剖分析及飛蝨跳躍時的高速錄像影片，劍橋大學動物學系的教授馬爾科姆·伯羅斯（Malcolm Burrows）跟格雷戈裡·蘇頓（Gregory Sutton）才終於在自然界中首度發現齒輪結構，他們也將這項發現發表在了《科學》期刊上（Vol. 341, Issue 6151）。


兩隻後腳的齒輪結構互相嵌合，讓飛蝨在起跳時兩腿保持對稱。飛蝨起跳時兩腳動作差距只有30微秒（1微秒=1/1000000秒）。

馬爾科姆·伯羅斯教授表示，兩腳那麼對稱的動作是無法通過神經系統完成的，因為神經訊號傳導的時間對這麼緊密的協調動作來說還是太慢了。不過，通過齒輪結構，飛蝨只需要送出讓肌肉產生相同力度的神經信號，其中一隻腳起跳的時候，齒輪結構就會自動帶動另一隻腳，讓兩腳動作幾乎同步。


這種飛蝨在其後腿被稱為轉節的節段上有一個彎曲的狹條，上有10-12個輪齒


值得一提的是，這種齒輪結構只在飛蝨的「青少年時期」才有。一旦飛蝨完成最後一次蛻皮變為成蟲，齒輪結構就會消失。目前齒輪結構在成年期就會消失的原因不明，不過研究者指出齒輪結構的缺點就是一旦有一個齒壞掉，整個齒輪結構都會損壞。在非成蟲時期，齒輪出狀況還能透過蛻皮修正，但成蟲就不會再蛻皮，也就沒有機會修正齒輪了。


伊蘇斯飛蝨（Issus  coleoptratus）





這是廣告：七夕快到了，利維坦服裝對摺售賣5天（8月8日－8月13日），長按上圖二維碼進入，或點擊左下角「閱讀原文」了解詳情


「利維坦」（微信號liweitan2014），神經基礎研究、腦科學、哲學……亂七八糟的什麼都有。反清新，反心靈雞湯，反一般二逼文藝，反基礎，反本質。

投稿郵箱：wumiaotrends@163.com

合作聯繫：微信號 thegoatjoe

相關焦點

  • 螞蟻進化出「盾牌」,飛蝨進化出「齒輪」,昆蟲要進行工業革命?
    早在3億多年以前，地球上的森林植被非常茂密，即便一些矮小的樹種也會長成參天大樹，有的甚至高達二三十米高，為了適應在這種環境中生存，昆蟲不斷進化，帶有翅膀的昆蟲就在這樣出現了。有了翅膀後它們就可以成群地在森林裡飛來飛去，隨著帶翅膀昆蟲種類不斷繁多，昆蟲的整個有機體都發生了很大的變化，促使了昆蟲的神經系統的發展，此後昆蟲的行為也變得複雜化，昆蟲能夠在更加廣闊的範圍內散布、遷徙、覓食以及躲避敵害。
  • 蒸汽朋克的昆蟲——兒童畫版
    你幻想過未來世界的昆蟲嗎？許多孩子仿佛天生就喜愛昆蟲，他們的桌子上會經常出現各式各樣的昆蟲，菜葉上的蝸牛，書本裡的蝴蝶，透明筆殼裡的小黑螞蟻……當這些昆蟲與浪漫樂觀精神的蒸汽朋克相融合時就鑄造了一個機械昆蟲的朋克王國，那麼今天就讓兒童畫背後的這些小作者帶領我們參觀一下蒸汽朋克的昆蟲世界。
  • SCP-172齒輪人,由齒輪構成的人,只有上發條才可以活動
    SCP-172齒輪人的外表SCP-172齒輪人是一名看起來和正常人一樣，其外表是一名三十四歲的白種人，身高185CM，黑色頭髮，藍色眼睛，目前我們可以確定SCP-172齒輪人擁有高智商而且性格友好，SCP-172齒輪人不需要進食，也不需要呼吸和睡眠，但是可以和正常人類一樣運轉。
  • 機械錶的基本構造及工作原理
    這裡的內容僅僅是淺談，由於做表多年，入行當初接觸的是正品手錶，後來開始做復刻，也算多年的學習積累，對機械錶基本工作原理和最基礎的機械錶機芯構造還算了解，太複雜的構造這裡就不說了（這裡只是講基本原理，說太多複雜機芯那純粹是忽悠）。
  • 直飲水錶的構造以及零件介紹
    其實大家有點誤解可以是理解的，畢竟大家還不了解這款水錶的構造以及優勢，所以今天小編就來給大家介紹下這款產品的構造。直飲水錶的構造以及零件介紹我們今天就來好好地拆開一臺直飲水水錶看看裡面到底有什麼，細數下有大大小小的構造零件有100多件。
  • 薦書丨認識身體:探索人體微宇宙,一部罕見的人體構造散文,帶你看見...
    認識身體：探索人體微宇宙，一部罕見的人體構造散文，帶你看見「醫生眼中的人體微宇宙」感謝加文醫生，讓人體解剖知識不再高冷，讓醫學史和神話故事一樣引人入勝。一部罕見的人體構造散文，帶你看見「醫生眼中的人體微宇宙」，還有那些我們天天使用卻一知半解的身體內部秘密……饒毅、遲春花、紀小龍推薦！
  • 【簡單樸門】每日一知:昆蟲旅館
    每天一點樸門小知識為生活增添趣味和靈感願以簡單輕鬆的內容伴你春夏秋冬點擊保存圖片昆蟲旅館昆蟲旅館，是人工建造的為昆蟲提供庇護所的構造物，它們可以有各種形狀和大小，具體取決於想要吸引的昆蟲。一般由幾個部分組成，每個部分為昆蟲提供築巢設施--尤其是在冬季，主要是一些可以為植物授粉的植物，當然，很多其他昆蟲也會將它用作巢穴，也會將獵物拖到產卵的巢中。經過有針對性的設計，可讓昆蟲在裡面冬眠，比如瓢蟲和蝴蝶。昆蟲旅館因其促進昆蟲授粉的作用而在園丁和果蔬種植者中很受歡迎，一些精心設計的昆蟲旅館也可能本身就是吸引人的景點，並且越來越多地出現在公園和各種旅遊地點。
  • 【昆蟲寫真】捻翅蟲!
    · 複眼像樹莓· 觸角很另類· 和蚊蠅相反，平衡棒由前翅而非後翅演化而成· 後翅翅脈極簡主義，翅面褶皺好像捻搓而成一樣· 個體極小，通常僅1-3mm· 過著極其隱秘的寄生生活· 但成蟲壽命極短，以小時計算，如曇花一現· 種類稀少，極難在野外發現· 頂尖的一批昆蟲大師基本全沒見過
  • 關於昆蟲的句子|它們發光時,不亞於浩瀚宇宙中繁星的光芒
    ——霜天蛾04你知道昆蟲的特點之一是什麼嗎？就是外骨骼，位於人類最裡面的骨骼，卻位於昆蟲的最外面。把自己最深處毫無保留地展示出來，這就是我喜歡昆蟲的理由。——《花樣家族》——開水族館的生物男06昆蟲的嗡嗡聲中自有一番夏天的韻味。——蘭道07對昆蟲迷來說，螳螂是種不太有魅力的昆蟲。
  • 這個人把昆蟲做成了藝術品,顛覆了無數人對昆蟲的認知!
    他始終對昆蟲保持著最本真的童心，並發現了這些看似"不友善"的小生物的可愛之處，通過藝術創作，把昆蟲的美和魅力展現給所有人。今天，圖書君分享一些Christopher Marley的藝術作品。你一定會驚嘆於藝術家神奇的創作力，更會驚嘆於大自然的神奇——昆蟲原來這麼美，遠在想像之外！ ▼於我而言，藝術與生命科學二者是密不可分的，就像音樂與舞蹈一樣契合。
  • 幾種常見的昆蟲大餐
    逛小吃攤子發現了好多昆蟲大餐，跟大家分享一下啊第一道就是知了猴，油炸、炒菜、擼串常見菜，皮是一種藥材，營養價值很高，吃起來也非常香蝗蟲，我看到的都是油炸的蝗蟲，其他做法沒有吃過，網上報導多含蛋白質，味道嘗過很不錯，酒店有這道菜炸蠶蛹，這個是一道並非罕見的菜餚
  • 蜘蛛-不是昆蟲的「蟲子」
    注意：蜘蛛不是昆蟲！-身體構造-除了最原始的中突蛛亞目以外，所有的蜘蛛都擁有全節肢動物裡最集中的神經系統－它們所有結合在一起。不像大部分的節肢動物，蜘蛛的腳沒有伸肌，而是靠液壓來伸展它們的腳。它們的腹部擁有被修改成絲囊的附屬肢，可以從腹部的腺體擠出（extrude）多達六種絲。蜘蛛絲同時具有的輕質、強度和彈性遠超過了人造物質，並且已有蜘蛛絲的基因被嵌入哺乳類動物和植物中，以觀察是否能當作生產絲的工廠。
  • 昆蟲時裝秀|巴西插圖藝術家 Antonio Rodrigues Jr
    昆蟲不但種類多，而且同種的個體數量也十分驚人，昆蟲的分布面之廣，沒有其他綱的動物可以與之相比，幾乎遍及整個地球，分有不同的種類，你知道它們都有哪些特徵嗎？下面我們就通過巴西插圖藝術家 Antonio Rodrigues Jr的作品，一起來看一看昆蟲的特徵吧！
  • 蜘蛛為什麼不是昆蟲,難道是法布爾研究錯了?
    學習強國裡有一道選擇題，蜘蛛是不是昆蟲？答案是否定的。為什麼蜘蛛不是昆蟲呢？蜘蛛屬於節肢動物中的蛛形綱。
  • 生物奇觀:神奇的昆蟲複眼!
    昆蟲是生生不息的自然界中重要的一員，最近的研究表明，全世界的昆蟲可能有1000萬種，但目前有名有姓的昆蟲種類僅100萬種。龐大的昆蟲家族蘊藏著無窮的奧秘，它們的「複眼」就是科學家們感興趣的研究課題之一。
  • 齒輪的應用及發展史,長知識!
    即使不是機械領域的人，對齒輪一定也不陌生，它太常見了，但你對齒輪了解多少？下面我們就聊一聊齒輪的應用及發展史。 齒輪是輪緣上有齒，並能連續嚙合傳遞運動和動力的機械零件。齒輪的種類很多，如圖1所示，為齒輪及常見的幾種類型。
  • 課外拓展丨昆蟲的結構特點
    有不少粉絲在後臺留言表示，為什麼蜘蛛和蜈蚣都不是昆蟲，希望了解更多有關昆蟲的知識。今天，周老師就給大家做個簡單的分享。昆蟲是節肢動物門中種類最多的一類動物。同時，在地球現存動物中種類也是最多的，種數約佔動物界的75%。昆蟲的身體明顯地分為頭、胸、腹等3部分，一般都有2對翅膀和3對足。
  • 帶你認識齒輪-齒輪有哪些作用
    生活中我們見過很多應用齒輪的產品，但是你知道它們是利用了齒輪的什麼原理嗎？齒輪依據其工作原理，有以下幾個方面的作用：一是，齒輪可以傳遞機械動力，如汽車的換擋裝置、工業減速箱等；二是，齒輪可以改變運動方向，如機械手錶、電風扇裡的搖頭裝置等；三是，齒輪可以降低速度並提高扭力，如電機減速機，各種變速機構等。
  • 機械錶裡的齒輪究竟有多大？看完你就知道機械錶為何如此精密！
    所以機械錶的構造相較石英表會更加複雜一下，價格也理所當然地更加昂貴。但是複雜的機芯也就造就了它存在走時誤差、容易損壞的先天缺陷。普通的機械錶機芯拆分開來會有將近200~300個細小零部件，其中最多的除了螺絲，就是齒輪，而大部分齒輪的輪齒有多大呢，大概只有頭髮絲那麼大，如圖。
  • 昆蟲的寄生策略
    ——《植物保護學報》官方微平臺來源：physorg.com昆蟲中有這麼一些奇特的種類，它們需要在某一時期或終身在其它動物體上營寄生生活，這就相當於給自己找了「長期飯票」，不用風裡雨裡辛苦尋覓食物。來源：en.wikipedia.org繭蜂科的雕絨繭蜂屬Glyptapanteles和盤絨繭蜂屬Cotesia的昆蟲，都喜歡肥肥嫩嫩的毛毛蟲。