Kugghjul i hoppande insekt

Alla bilder publicerade med tillstånd av Malcolm Burrows.

Issus coleoptratus hoppar iväg på två millisekunder, för snabbt för att ögat ska hänga med. Den utför en av de snabbaste accelerationerna i djurriket: 400 g (20 gånger mer än de 20 g som en människa maximalt kan klara av). Om bakbenens rörelser inte var perfekt synkroniserade skulle insekten snurra okontrollerat efter det kraftiga frånskjutet. Hos de flesta hoppande djur synkroniseras rörelsen med hjälp av nervsystemet. I insektens lilla kropp skulle det bara ta 5-6 millisekunder att skicka en nervsignal från benen till hjärnan och sedan tillbaka igen. Men med ett så snabbt avstamp skulle det bli för långsamt att använda nervbanorna till det. Insekten är därför försedd med kuggar överst på bakbenen, vilket gör att kraften och rörelsen i ett ben överförs mekaniskt till det andra. Även om ett ben skulle vara lite svagare än det andra kan insekten ändå hoppa rakt.

I andra hoppande insekter synkroniseras benrörelserna istället med hjälp av friktion, och det är faktiskt den lösningen som används när Issus coleoptratus blivit fullvuxen. Kuggarna finns nämligen bara i nymfstadiet. Vid sista hudömsningen, då insekten blir imago (fullvuxen), överges kuggarna som synkorniseringsmekanism. Varför? Det finns en mycket god anledning till det. Forskarna har sett att om en kugg går sönder förlorar insekten helt sin förmåga att hoppa. Men skadan varar bara tills nästa hudömsning, då insekten får nya (och större) kuggar. När insekten väl är fullvuxen behövs en annan mekanism som varar livet ut, eftersom den inte kommer att genomgå några fler hudömsningar som kan återställa konstruktionen. Då har den också blivit tillräckligt stor och styv för att friktionen ska kunna klara det som kugghjulen tidigare ordnade.

   

Kuggarna har en helt unik design jämfört med de kuggar som vi är vana vid. De är särskilt utformade för att passa sitt syfte, nämligen ”hög precision och hastighet i en riktning”, säger Gregory Sutton – en av forskarna bakom studien. ”Det är en prototyp för en ny sorts kugghjul.” Sutton säger också: ”Vi förknippar vanligtvis kugghjul med mänskligt designade maskiner, men vi har funnit att det bara är för att vi inte har tittat tillräckligt noga.” Trots dessa häpnadsväckande tecken på design, som till och med överträffar mänskligt kunnande, hävdar han utan grund: ”Dessa kugghjul är inte designade; de har utvecklats.” För dem som inte i förväg har avgjort sig för evolutionsläran vittnar den typen av grundlösa uttalande sorgligt nog bara om en oförnuftig och envis vägran att ge Skaparen tillbörlig kredd.

”Det man kan veta om Gud kan de ju själva se; Gud har gjort det uppenbart för dem. Ty alltsedan världens skapelse har hans osynliga egenskaper, hans eviga makt och gudomlighet, kunnat uppfattas i hans verk och varit synliga. Därför finns det inget försvar för dem; de har haft kunskap om Gud men inte ärat honom som Gud eller tackat honom. Deras tankemöda ledde dem ingenstans, och deras oförståndiga hjärtan förmörkades. De ville gälla för visa men blev till dårar.” – Romarbrevet 1:19-22

Källor:
This Insect Has The Only Mechanical Gears Ever Found in Nature (Smithsonian)
Found: The First Mechanical Gear in a Living Creature (Popular Mechanics)
Interacting gears synchronize propulsive leg movements in a jumping insect (Science – originalartikel)

Detta inlägg har även publicerats på Genesis.nu.