Planthoppers zijn de enige bekende wezens waarvan bekend is dat ze een tandwielmechanisme hebben. De Issus coleoptratus is het eerste type planthopper dat zijn tandwielachtige mechanisme formeel beschrijft. De meeste soorten onder de Afgeleid van geslacht zijn te vinden in Europa, het Nabije Oosten en Noord-Afrika.
Volgens een nieuwe studie is de Issus coleoptratus, een plant-hoppend insect, het eerste levende wezen met functionele tandwielen. Wanneer het insect springt, helpen de twee in elkaar grijpende tandwielen op zijn achterpoten de benen te synchroniseren.
De versnellingen van de Planthopper om te hoppen
Elke poot heeft een gebogen strook van 10 tot 12 tandwieltanden die hechten aan de trochantera van het insect. Malcolm Burrows beschreef deze constructies in 1957, maar niemand had aangetoond dat de tandwielen werkten.
De achterpoten van insecten kunnen op twee manieren worden gerangschikt. De poten van sprinkhanen en vlooien bewegen in verschillende vlakken aan de zijkanten van hun lichaam, terwijl de poten van kampioen springende insecten, zoals sprinkhanen, in hetzelfde vlak onder hun lichaam bewegen. Als gevolg hiervan moeten planthopperpoten stevig worden gekoppeld.
Als er een klein verschil in timing tussen de benen zou zijn, dan zou het lichaam gaan draaien.
Malcolm Burrows, emeritus hoogleraar neurobiologie aan de Universiteit van Cambridge in het Verenigd Koninkrijk
Volgens de bevindingen van het onderzoek, gedetailleerd in het nummer van 13 september van het tijdschrift Science, synchroniseren de tandwielen de beweging van de achterpoten tot binnen ongeveer 30 microseconden van elkaar, wat veel sneller is dan het zenuwstelsel zou kunnen bereiken.
Burrows merkte op dat de tandwielen soms langs elkaar gleed, maar toen ze eindelijk in elkaar grijpen, werden de twee benen gesynchroniseerd.
Burrows experimenteerde met een dode planthopper: toen hij aan een van zijn poten trok, strekken beide poten zich snel uit. Zo beweert hij dat de mechanica van het skelet de benen op zichzelf kan synchroniseren. (Bron: Live Science)
Wat voor soort tandwielen doen onvolwassen planthoppers?
Alleen onrijpe sprinkhanen, of nimfen, hebben tandwielen verloren tijdens de laatste vervelling. Volwassen sprinkhanen bereiken hetzelfde effect als tandwielen door wrijving tussen hun poten te gebruiken.
Volgens Burrows kunnen volwassenen hun tandwielen verlaten omdat de tandwieltanden kunnen breken, waardoor het voortbestaan van het insect in gevaar komt. Nimfen verliezen hun exoskelet vijf of zes keer voordat ze volwassen zijn en kunnen de schade herstellen, terwijl volwassenen maar één lichaam hebben.
Volwassenen hebben grotere, stijvere lichamen, dus wrijving kan voor hen een effectievere manier zijn om hun benen te synchroniseren.
Het is heel opwindend om te zien dat de ene na de andere component van menselijke, mechanische techniek ook in de levende wereld wordt ontdekt.
Alexander Riedel, conservator van het Staatsmuseum voor Natuurlijke Historie Karlsruhe in Duitsland
Er zijn een paar andere dieren met tandwielachtige structuren. Zoals de naam al aangeeft, heeft de tandradschildpad een decoratief tandwiel op zijn schaal. Sommige reptielen hebben tandradhartkleppen, die de weerstand van de bloedstroom verhogen. Bovendien hebben sommige insecten tandwielachtige knoppen die tjilpende geluiden produceren. Geen van deze structuren functioneert echter als een tandwiel in de traditionele zin.
Burrows kwam voor het eerst in aanraking met insecten met tandwielen in de tuin van een collega in Duitsland. Hij zocht ze in Engeland, maar kon ze niet vinden. (Bron: Live Science)
Afbeelding van