Planthoppers zijn de enige bekende wezens die een tandwielmechanisme bezitten. De Issus coleoptratus is het eerste type planthopper dat zijn tandwielachtige mechanisme formeel beschrijft. De meeste soorten binnen het geslacht Issus komen voor 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 grijpend tandwielen op zijn achterpoten de poten te synchroniseren.

De tandwielen van de planthopper voor het springen

Elke poot heeft een gebogen strook van 10 tot 12 tandwieltanden die zich hechten aan de trochantera van het insect. Malcolm Burrows beschreef deze structuren 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 zich in verschillende vlakken aan de zijkanten van hun lichaam, terwijl de poten van top springende insecten, zoals planthoppers, zich in hetzelfde vlak onder hun lichaam bewegen. Als gevolg hiervan moeten de poten van planthoppers nauw gekoppeld zijn.

Als er een klein timingverschil tussen de poten zou zijn, zou het lichaam beginnen te draaien.

Malcolm Burrows, emeritus hoogleraar neurobiologie aan de Universiteit van Cambridge in het Verenigd Koninkrijk

Volgens de bevindingen van de studie, gedetailleerd in het nummer van 13 september van het tijdschrift Science, synchroniseren de tandwielen de beweging van de achterpoten tot op ongeveer 30 microseconden van elkaar, wat veel sneller is dan het zenuwstelsel kan bereiken.

Burrows merkte op dat de tandwielen af en toe langs elkaar glijden, maar wanneer ze uiteindelijk vergrendelden, werden de twee poten gesynchroniseerd.

Burrows experimenteerde op een dode planthopper: toen hij één van zijn poten trok, strekten beide poten zich snel uit. Dus beweert hij dat de mechanica van het skeletstelsel de poten zelfstandig kan synchroniseren. (Bron: Live Science)

Wat voor soort tandwielen hebben onvolwassen planthoppers?

Alleen onvolwassen planthoppers, of nimfen, hebben tandwielen die verloren gaan tijdens de laatste vervelling. Volwassen planthoppers bereiken hetzelfde effect als tandwielen door wrijving tussen hun poten te gebruiken.

Volgens Burrows kunnen volwassen planthoppers hun tandwielen verlaten omdat de tandwieltanden kunnen breken, wat de overleving van het insect in gevaar brengt. Nimfen vervellen hun exoskelet vijf of zes keer vóór de volwassenheid en kunnen de schade repareren, terwijl volwassenen slechts één lichaam hebben.

Volwassenen hebben grotere, stijvere lichamen, dus wrijving kan een effectievere manier zijn om hun poten te synchroniseren.

Het is heel opwindend om steeds weer een nieuw onderdeel van de menselijke, mechanische techniek te zien dat in de levende wereld wordt ontdekt.

Alexander Riedel, conservator van het Staatst Museum voor Natuurhistorie Karlsruhe in Duitsland

Er zijn nog een paar andere dieren die tandwielachtige structuren hebben. Zoals de naam al aangeeft, heeft de radwieltortel een decoratief tandwiel op zijn schild. Sommige reptielen hebben radvormige hartkleppen, die de weerstand van de bloedstroom verhogen. Bovendien hebben sommige insecten tandwielachtige knoppen die tjilpende geluiden produceren. Echter, geen van deze structuren functioneert als een tandwiel in de traditionele zin.

Burrows kwam voor het eerst gear‑legged insecten tegen in de tuin van een collega in Duitsland. Hij zocht ze in Engeland, maar kon ze niet vinden. (Bron: Live Science)

Afbeelding van