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英國科學(xué)家在自然界生物體 伊蘇斯（Issus）上發(fā)現(xiàn)昆蟲幼體的后腿關(guān)節(jié)上，有著如自行車或汽車變速箱傳動(dòng)裝置一樣的齒輪結(jié)構(gòu)，過去認(rèn)為只有在人造機(jī)械中才會(huì)出現(xiàn)的功能性機(jī)械齒輪結(jié)構(gòu)。這表明自然界生物進(jìn)化成果在某些方面要遠(yuǎn)超人類預(yù)料。
此外，令科學(xué)家更感迷惑的是，他們只在伊蘇斯幼體的后腿關(guān)節(jié)處發(fā)現(xiàn)了這種齒輪結(jié)構(gòu)，當(dāng)幼蟲蛻皮為成蟲后，這齒輪結(jié)構(gòu)就消失不見了。伊蘇斯的齒輪結(jié)構(gòu)有著人造機(jī)械齒輪的特點(diǎn)，比如每個(gè)輪齒與齒輪帶的連接點(diǎn)都有一個(gè)圓角，這是人工機(jī)械齒輪的特征，可有效減震，防止輪齒斷掉。但它也有與人造機(jī)械齒輪不同之處：人造齒輪都是對(duì)稱的，以便在旋轉(zhuǎn)過程中能夠彼此咬合，而伊蘇斯后腿關(guān)節(jié)的齒輪結(jié)構(gòu)中，每個(gè)輪齒是非對(duì)稱的，都向一個(gè)發(fā)力點(diǎn)彎曲，從而為跳躍提供單向動(dòng)力。論文作者、劍橋大學(xué)的馬爾科姆·巴羅斯教授指出，伊蘇斯的雙腿運(yùn)動(dòng)速率高達(dá)30微秒，這種的同步性不可能通過神經(jīng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。伊蘇斯利用骨骼結(jié)構(gòu)解決了大腦和神經(jīng)系統(tǒng)無法解決的問題。它將神經(jīng)信號(hào)傳遞給肌肉，產(chǎn)生大致相同的力量，當(dāng)一條腿開始擺動(dòng)，齒輪就會(huì)咬合聯(lián)動(dòng)，從而產(chǎn)生的同步性。伊蘇斯（Issus）是歐洲常見的一種昆蟲，在大多歐洲國家居民的花園中皆可見這種昆蟲。英國劍橋大學(xué)和布里斯托大學(xué)的科學(xué)家利用高速攝像設(shè)備和現(xiàn)代解剖技術(shù)這種昆蟲幼體的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行了研究。他們發(fā)現(xiàn)，在這些昆蟲幼體的后腿關(guān)節(jié)上，有著如自行車或汽車變速箱傳動(dòng)裝置一樣的齒輪結(jié)構(gòu)，其齒輪帶大約有400微米長，輪齒數(shù)量在10個(gè)到12個(gè)之間，在昆蟲進(jìn)行跳躍時(shí)，兩個(gè)齒輪帶會(huì)同步旋轉(zhuǎn)，咬合，提供同向推力。
齒輪結(jié)構(gòu)在動(dòng)物界中并不鮮見，如刺山龜（也稱為齒輪龜）的甲殼、車輪蟲的背面等都呈齒輪狀，但這些結(jié)構(gòu)的功能要么模糊難明，要么隨著進(jìn)化而逐漸喪失，成為一種裝飾型結(jié)構(gòu)。
“我們常常認(rèn)為像機(jī)械齒輪這樣的結(jié)構(gòu)只是人類機(jī)械設(shè)計(jì)的產(chǎn)物，但事實(shí)并非如此，我們沒能在生物體上發(fā)現(xiàn)它是因?yàn)槲覀冇^察得不夠”，另一位論文作者、布里斯托大學(xué)的格里高利·薩頓說。“生物體上的這種齒輪結(jié)構(gòu)不是設(shè)計(jì)出來的，而是自然進(jìn)化的結(jié)果”。
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