เกียร์ใช้งานที่พบในสิ่งมีชีวิต• Yuliya Kondratenko •ข่าววิทยาศาสตร์เรื่อง "องค์ประกอบ" •กีฏวิทยาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

การใช้เกียร์ที่พบในสิ่งมีชีวิต

มะเดื่อ 1 Issus coleoptratus: nymph (ด้านซ้าย) และแมลงตัวเต็มวัย (ด้านขวา) ภาพจากบทความที่พูดคุยวิทยาศาสตร์ และจาก en.wikipedia.org (ภาพขยายของนกนางนวลข้างต้นแมลงตัวเต็มวัยด้านล่างภาพจาก www.natur-in-nrw.de)

ตัวอ่อน (ตัวอ่อน) ของแมลงชนิดไซคลาย Issus coleoptratus เพื่อประสานการทำงานของแขนเมื่อกระโดดโดยใช้เกียร์ หลังจากกลไกง่ายๆนี้ขาหลังของแมลงเริ่มเคลื่อนไหวได้อย่างราบรื่นโดยมีความแตกต่างกันไม่เกิน 30 mikroseconds (ล้านวินาทีต่อวินาที)

แมลง Hemiptera Cycadian Issus coleoptratus พวกเขาไม่สามารถบินได้ แต่กระโดดได้ดีมาก ในการประสานการเคลื่อนไหวของแขนขาหลัง nymphs ของแมลงเหล่านี้ใช้รถไฟเกียร์ (รูปที่ 2) เนื่องจากขาของพวกเขาเริ่มเคลื่อนไปเกือบจะพร้อมกันเมื่อกระโดดความแตกต่างของเวลาไม่เกิน 30 mikrosecond ความถูกต้องดังกล่าวไม่สามารถทำได้โดยการส่งสัญญาณโดยใช้แรงกระตุ้นของเส้นประสาท – มันจะเปิดออกพวกเขาจะไม่เร็วพอสำหรับการนี้

มะเดื่อ 2 เกียร์ระหว่างขาหลัง Issus coleoptratus (Trochanter – เกียร์, เกียร์ – เกียร์); ภาพที่ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด. ลงด้านล่าง: ลักษณะเกียร์: ρเกียร์ – รัศมีความโค้งΔθ – ระยะ (ขั้นตอน) ระหว่างซี่ฟัน (ในองศา) ภาพจากบทความที่พูดคุย วิทยาศาสตร์

โครงสร้างที่คล้ายคลึงกับรายละเอียดของกลไกขับเคลื่อนด้วยเกียร์ถูกค้นพบในสิ่งมีชีวิตก่อนหน้านี้ แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีการแสดงให้เห็นว่าเกียร์เหล่านี้ทำงานเหมือนชิ้นส่วนที่มนุษย์สร้างขึ้น กรณีที่มีระยะห่างสม่ำเสมอ outgthorns มีปลายแหลมและมีการใช้เพื่อปกป้องสัตว์เช่น spikes บนขอบของเต่าเต่าเต็มไปด้วยหนามเป็นปกติ Heosemys spinosa (รูปที่ 3)

มะเดื่อ 3 เปลือกเต่า Heosemys spinosa ภาพจาก en.wikipedia.org

ในบางแมลงแถว ๆ โพรงที่มีการเว้นระยะห่างอย่างสม่ำเสมอก่อรูปเหมือนหวีซึ่งใช้เป็นเครื่องมือสำหรับการสกัดเสียง (รูปที่ 4) เป็นที่ชัดเจนว่าในกรณีเหล่านี้กองกำลังที่มีอยู่อย่างสม่ำเสมอมีลักษณะคล้ายกับรายละเอียดของกลไกที่สร้างขึ้นโดยมนุษย์ แต่ไม่เกี่ยวข้องกับการใส่เกียร์

มะเดื่อ 4 ฟันที่เว้นระยะเท่ากันบนตัวคริกเก็ต Gryllus bimaculatus ใช้เป็นเครื่องมือสำหรับเสียง ภาพจากบทความโดย Montealegre-Z et al., 2009 กลไกการสะท้อนแสง: วารสารชีววิทยาทดลอง. โวลต์ 212. พี 257-269

ฟันบนขาหลัง Issus coleoptratus อธิบายได้เร็วที่สุดเท่าที่ยุค 50 แต่มันไม่ง่ายอย่างที่คิดว่าพวกเขาทำงานเป็นตาข่ายเกียร์: นี่ต้องถ่ายทำแมลงกระโดดด้วยความละเอียดสูง (5000 เฟรมต่อวินาที) ชั่วขณะ นอกจากนี้นักวิจัยได้ตรวจสอบว่าแขนขามีประสิทธิภาพอย่างไรในแมลงที่ยึดติดกับด้านหลังไม่ได้ จำกัด อยู่ที่การเคลื่อนไหวซึ่งทำให้สามารถจับภาพข้อต่อที่มีขนาดใหญ่และมีคุณภาพสูงได้ วิดีโอแสดงให้เห็นชัดเจนว่าเกียร์ทำจากด้ามจับแบบกลของขา กลไกนี้ไม่จำเป็นต้องควบคุมโดยระบบประสาทและการทำงานแม้กระทั่งในแมลงที่ตายแล้ว

เมื่อแขนขาเริ่มขยับขึ้นเกียร์จะส่งพลังไปยังแขนขาอื่น ๆ และกระตุ้นการเคลื่อนที่ของมัน กล้ามเนื้อด้านซ้ายและด้านขวาของแขนขาหลังมี innervated แยกจากกัน – คู่ของมอเตอร์ (มอเตอร์) เซลล์ประสาท เซลล์ประสาทเหล่านี้ทำหน้าที่ synchronously ให้แรงเดียวกันของความตึงเครียดของกล้ามเนื้อจับคู่ อย่างไรก็ตามตามที่กล่าวไว้แล้วการส่งผ่านสัญญาณไปยังเซลล์ประสาทจะไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดการเชื่อมโยงที่สมบูรณ์แบบเกือบทั้งหมดของการเคลื่อนที่ของขาที่จุดเริ่มต้นของการกระโดดซึ่งเป็นกลไกเกียร์ธรรมดา

สิ่งที่น่าสนใจคือเกียร์ที่ใช้ในการประสานการเคลื่อนไหวของแขนขาเฉพาะในแมลงผีเสื้อและในสัตว์เลี้ยงเสียดสีเกียร์ใช้สำหรับวัตถุประสงค์นี้แรงจะถูกโอนจากแขนขาหนึ่งไปยังอีกเพียงผ่านแรงเสียดทานระหว่างส่วนที่อยู่ติดกัน ในขณะเดียวกันแมลงตัวเต็มวัยก็ดีขึ้นกว่าตัวอ่อน – ความเร็วของพวกมันถึง 5.5 m / s ในขณะที่ nymphs ความเร็วในการกระโดดประมาณ 3.9 m / s อย่างไรก็ตามผู้เขียนไม่ได้ยืนยันว่าแมลงที่เป็นผู้ใหญ่จะดีขึ้นเนื่องจากการปฏิเสธรถไฟเกียร์เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างในการเปลี่ยนจากเวทีตัวอ่อนไปเป็นระยะผู้ใหญ่

ในขณะเดียวกันก็เป็นที่ชัดเจนว่าทำไมแมลงวัยผู้ใหญ่ไม่สามารถจ่ายเกียร์ได้: ทั้งหมดเป็นเรื่องของความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับระบบดังกล่าว เกียร์ของเกียร์ที่ขาของตัวอ่อนจะถูกยึดไว้ได้ดี แต่ถ้าฟันแตกอย่างน้อยหนึ่งฟันการส่งจะหยุดทำงานหรือทำงานได้ไม่ดีมากโดยไม่ต้องให้มีการประสานการเคลื่อนไหวของแขน สำหรับแมลงตัวเล็ก ๆ นี้ไม่ได้เป็นอันตรายถึงชีวิต: การสลายสามารถซ่อมแซมได้หลังจากการหลั่งไหลครั้งต่อไปอย่างไรก็ตามหลังจากลอกคราบล่าสุดและแมลงได้ผ่านเข้าสู่เวทีผู้ใหญ่การซ่อมแซมดังกล่าวจะเป็นไปไม่ได้ ในเวลาเดียวกันเนื่องจากแมลงที่เป็นผู้ใหญ่มีขนาดใหญ่กว่าตัวอ่อนนางพญาอาจเป็นกลไกการทำข้อมูลให้ตรงกันดีกว่าเกียร์

เป็นไปได้ว่าตอนนี้เรารู้ว่ากลไกที่ได้รับการพิจารณาก่อนหน้านี้เพียงอย่างเดียวคือความสำเร็จของความคิดของมนุษย์ได้รับการพัฒนาโดยธรรมชาติในช่วงวิวัฒนาการมานานก่อนที่มนุษย์จะคิดค้นขึ้น

ที่มา: Malcolm Burrows, Gregory Sutton กำลังทำข้อมูลให้ตรงกันกลไก วิทยาศาสตร์. 2013 V. 341. พี. 1254-1256 ดอย: 10.1126 / science.1240284

Yulia Kondratenko


Like this post? Please share to your friends:
ใส่ความเห็น

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: