Kolikor nam je znano, so mehansko prestavo - zob enakomerne velikosti, razrezane na dve različni vrteči se površini, da se med seboj zaklepata - izumili grški mehaniki, ki so živeli v Aleksandriji, nekje okoli 300 pred našim štetjem. V stoletjih odtlej je preprost koncept postal temeljni kamen sodobne tehnologije, ki omogoča vse vrste strojev in vozil, vključno z avtomobili in kolesi.
Kot kaže, nas je do tega izuma premagala tri milimetra dolga žuželka, ki je znana kot Issus coleoptratus . Malcolm Burrows in Gregory Sutton, par biologov z univerze v Cambridgeu v Veliki Britaniji, sta odkrila, da imajo mladoletniki vrste zapleten prestavni sistem, ki zaklene zadnje noge skupaj, kar omogoča, da se obe pripetki vrtita v istem trenutku, kar povzroči drobna bitja skočijo naprej.
Issus coleoptratus
Zobniki so nameščeni na zgornjem segmentu zadnjih nog zadnjih žuželk
Najdba, ki je bila danes objavljena v reviji Science, naj bi bil prvi funkcionalni zobniški sistem, odkrit v naravi. Žuželke iz rodu Issus, ki jih običajno imenujemo "rastlinjaki", najdemo po vsej Evropi in severni Afriki. Burrows in Sutton sta z elektronskimi mikroskopi in zajemom hitrosti za video odkrila obstoj zobnika in ugotovila njegovo natančno delovanje.
Razlog za prestavljanje je, pravijo, koordinacija: Če želite skočiti, se morata obe zadnji žuželki potisniti naprej točno ob istem času. Ker oba zavijeta bočno, če bi enega podaljšali za delček sekunde prej kot drugega, bi žuželko potisnili s smeri proti desni ali levi, namesto da bi skočila naravnost.
Prestava je elegantna rešitev. Hitri posnetki raziskovalcev so pokazali, da so bitja, ki skačejo s hitrostjo do 8, 7 milje na uro, z nogami v skočnem položaju zasukala zadnje noge in nato potisnila naprej, pri čemer so se vsaka premikala v 30 mikrosekundah (to je 30 milijonov sekunde ) drugega.
Fino zobljeni zobniki v nogah to omogočajo. "V okolju Issus se okostje uporablja za reševanje zapletenih težav, ki jih možgani in živčni sistem ne morejo, " je dejal Burrows v izjavi za javnost.
Zobniki so nameščeni na vrhu zadnjih krakov žuželk (na segmentih, imenovanih trochantera) in vključujejo 10 do 12 koničnih zob, vsaka približno 80 mikrometrov (ali 80 milijonov mesecev). V vseh preučenih hmeljarjih Issus je bilo na vsaki zadnji nogi enako število zob, zobniki pa so bili lepo pritrjeni skupaj. Zobje imajo na dnu celo filetne krivine, zasnovo, ki je vgrajena v mehanske zobnike, ki jih je ustvaril človek, saj sčasoma zmanjšuje obrabo.
Da bi potrdili, da so zobniki opravljali to funkcijo, so raziskovalci izvedli čist (čeprav morbiden) trik z nekaj mrtvega Issusa . Ročno so potisnili noge nazaj v skakalni položaj, nato pa električno spodbudili glavno skakalno mišico v eni nogi, tako da se je noga iztegnila. Ker so ga zobniki zaskočili z rotacijo, se je tudi druga nestimulirana noga premaknila in mrtva žuželka je skočila naprej.
Glavna skrivnost je dejstvo, da odrasli istih vrst žuželk nimajo nikakršnega prestavljanja - ko mladoletniki odrastejo in koža se jim stopi, ti zobje zobnikov ne uspejo ponovno porasti in noge odraslih se sinhronizirajo z nadomestnim mehanizmom ( niz izboklin sega z obeh zadnjih nog, drugo nogo pa potisnemo v akcijo).
Burrows in Sutton domnevata, da bi to lahko pojasnili s krhkostjo prestavljanja: če se en zob zlomi, to omeji učinkovitost zasnove. To ni tako velika težava za mladoletnike, ki pred odraslostjo večkrat topijo in gojijo nove zobnike, toda za zrelega Issusa bi bila zamenjava zob nemogoča - torej nadomestna ureditev.
Na drugih živalih so bile že prej podobne zobne strukture (na primer bodičasto želvo ali kolesni hrošč), vendar so zgolj okrasne. Zdi se, da je to prva naravna zasnova, ki mehansko deluje kot naši usmerjeni sistemi.
"O zobnikih običajno razmišljamo kot o nečem, kar opazimo v človeško zasnovanih strojih, vendar smo ugotovili, da je to le zato, ker nismo videti dovolj trdo, " je dejal Sutton. „Ti zobniki niso zasnovani; razvijajo se - predstavljajo stroje visoke hitrosti in natančnosti, ki so bili razviti za sinhronizacijo v živalskem svetu. "
