歯車は人類が広く使用している構造物です。時計から車のエンジンに至るまで、あらゆるものは歯車に依存して機能します。しかし、昆虫を使って行われた最近の研究では、おそらく自然がそのメカニズムを生み出した真の責任があることが示されています。
新しい研究により、 Issus coleoptratus種の昆虫が、機能的な歯車を持った最初の生き物であることが判明しました。この構造は昆虫の後ろ足で発見され、ジャンプする際の動きを同期させる役割を果たしています。
英国ケンブリッジ大学の神経生物学名誉教授マルコム・バローズ氏は、「私の知る限り、これは動物における機能的な歯車の実証は初めてだ」と述べた。
昆虫の体内の歯車の機能を記録するために、研究者はビデオに画像をキャプチャすることができました。動物がジャンプの準備をしているときに、歯車が噛み合うのがわかります。次に、ビデオでわかるように、動物は素早く正確な動きで足を動かします。
同期してジャンプする
研究者らは、この昆虫の各脚には、大腿部と大腿骨の間の空間に相当する構造である転子に関連する 10 ～ 12 本の歯があることに気づきました。この機構は 1957 年にすでに発見され、説明されていましたが、歯車が機能的な構造であることを証明した人は誰もいませんでした、とバロウズ氏は言います。
昆虫の後脚は 2 通りの配置が可能です。たとえば、バッタやノミは、体の側面で異なる平面内で動く脚を持っています。イッソスなどの他の飛び跳ねる昆虫は、体の下で同じ平面内を移動する脚を持っています。
昆虫の 2 番目のグループでは、脚をしっかりとグループ化する必要があります。 「足の間にわずかな時間差があると、昆虫の体は回転し始めます」と研究者は説明します。
いくつかの研究で示されているように、ギアは後脚の動きを最大 30 マイクロ秒の差で同期させます。これは神経系が到達できる速度よりもはるかに速い速度です。
バロウズ氏はまた、歯車が時々すれ違うことがあるが、噛み合うと脚が同期することにも気づいた。死んだイッソスを使って実験を行ったとき、研究者は昆虫の足の一方を引っ張ると、もう一方の足がすぐに伸びることに気づきました。