Наука для всех простыми словами

Самый лучший сайт c познавательной информацией.

Шестеренки в живых организмах.

26.09.2016 в 11:52

Нимфы (личинки) мелких цикадовых насекомых Issus Coleoptratus для синхронизации работы конечностей при прыжке используют зубчатую передачу. Благодаря такому простому механизму задние ноги насекомого начинают двигаться удивительно слаженно - с разницей не более чем в 30 микросекунд (миллионных долей секунды. Такой аккуратности не удалось бы достичь при передаче сигнала с помощью нервных импульсов - оказывается, они для этого недостаточно быстрые.

В живых организмах и раньше находили структуры, напоминающие детали механизмов с зубчатой передачей, однако до сих пор еще ни разу не было продемонстрировано, чтобы эти шестеренки на самом деле работали подобно созданным человеком деталям.
Обычны случаи, когда регулярно расположенные выросты имеют заостренные концы и используются для защиты животного, как, например, шипы на краю панциря колючей черепахи. У некоторых насекомых ряды регулярно расположенных выростов образуют нечто вроде Гребенки, которая используется как инструмент для звукоизвлечения.

Зубчики на задних конечностях Issus Coleoptratus были описаны еще в пятидесятых годах, однако установить, что они работают, как сцепленные шестеренки, оказалось не так-то просто: для этого потребовалось отснять прыжки насекомых с очень высоким временным разрешением (5000 кадров в секунду. Кроме того, исследователи рассматривали, как функционируют конечности у насекомых, зафиксированных на спинке, то есть не ограниченных в своих движениях - это позволило получить крупные качественные картинки движущихся суставов.

Когда одна конечность начинается двигаться для прыжка, ее шестеренка передает силу на другую конечность и индуцирует ее движение. Левые и правые мышцы задних конечностей иннервируются каждая отдельно - парой моторных (двигательных) нейронов. Эти нейроны действуют синхронно, обеспечивая одинаковую силу напряжения парных мышц. Однако, как уже было сказано, скорость передачи сигнала по нейронам была бы недостаточной для того, чтобы обеспечить почти идеальную слаженность движения ног в начале прыжка, которую обеспечивает простой механизм шестеренок.

Теперь нам известно, что механизм, который раньше считался исключительно достижением человеческой мысли, был разработан природой в ходе эволюции задолго до изобретения его человеком.