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科學家發現飛虱的兩後腳關節有鋸齒 就像齒輪一樣

齒輪是人類史上的偉大發明,透過齒輪,我們得以完成許多精密的機械,讓人類發展更上一層樓。一直以來齒輪都被認為是人造產物,因為自然界完全沒有任何齒輪構造,但現在這個論點終於被推翻了!

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一切的關鍵竟然就在這隻小小的昆蟲,「飛虱」(planthoppers) 身上!飛虱在歐洲是非常常見的昆蟲,而劍橋的科學家發現飛虱的兩後腳關節有鋸齒結構,而且互相對應,就像齒輪一樣,作用是讓飛虱在起跳時保持左右腳對稱。

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透過解剖分析及飛虱跳躍時的高速錄影影片,劍橋大學動物學系的教授Malcolm Burrows跟Gregory Sutton才終於在自然界中首度發現齒輪結構,他們也將這項大發現發表在《科學》期刊上。

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兩隻後腳的齒輪結構互相嵌合,讓飛虱在起跳時兩腿保持對稱。飛虱起跳時兩腳動作差距只有30微秒 (1微秒=1/1000000秒)。


Malcolm Burrows教授表示兩腳那麼對稱的動作是無法透過神經系統完成的,因為神經訊號傳導的時間對這麼緊密的協調動作來說還太慢了。不過透過齒輪結構,飛虱只需要送出讓肌肉產生相同力度的神經訊號,其中一隻腳起跳的時候,齒輪結構就會自動帶動另一隻腳,讓兩腳動作幾乎同時。

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值得一提的是這種齒輪結構只在飛虱的「青少年時期」才有。一旦飛虱完成最後一次蛻皮變為成蟲,齒輪結構就會消失。目前齒輪結構在成年期就會消失的原因不明,不過研究者指出齒輪結構的缺點就是一旦有一個齒壞掉,整個齒輪結構都會損壞。在非成蟲時期,齒輪出狀況還能透過蛻皮修正,但成蟲就不會再蛻皮,也就沒有機會修正齒輪了。

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