科學家在花園中常見的一種小型昆蟲身上，發現類似齒輪的同步移動機制，顯示齒輪並非人類發明，演化已搶先一步。這是科學家首次在自然世界發現類似齒輪的機制，推翻了齒輪是人類發明的想法。
「這些齒輪並非人類設計出來的，而是演化來的，讓動物得以快速而精確的做出協調同步的動作。」研究共同作者、布里斯托大學學者Gregory Sutton說。
這種昆蟲叫做伊蘇斯葉蟬。科學家指出，牠們體內有著弧形、邊緣成鋸齒狀的帶狀構造，年輕的伊蘇斯葉蟬踢動後腳跳躍時，這些帶狀構造上的齒輪便精確的互相嚙合，後腳踢動時兩邊的後腳便可同時移動。
Sutton指出，這些齒輪上的每個輪齒嚙合處都是圓角，和人造的齒輪一模一樣，如此可以吸收移動產生的震動，讓輪齒不致折斷。研究主持人、劍橋大學教授Malcolm Burrows說，伊蘇斯葉蟬每對後腳上的齒輪互相嚙合，可確保兩隻後腳的動作完全一致──時間差不到百萬分之30秒。
科學家們除了解剖分析外，也用高速影片捕捉齒輪的精確動作，看起來和腳踏車或汽車的齒輪箱非常相似。「如此精確的一致性只靠神經系統是辦不到的，神經傳導所花的時間對於這樣驚人的協調性來說太長了。」
「演化而來的齒輪機制，讓伊蘇斯葉蟬只需將神經訊號送到肌肉，產生大致相同的力量，當其中一隻腳開始運動，嚙合的齒輪便能讓另一隻腳幾乎同時開始運動，創造出完美的雙腳一致性。」
「對伊蘇斯葉蟬來說，骨骼是用來彌補腦部和神經系統的不足之處。由此可知骨骼特性對於運動產生的方式相當重要。」齒輪機制只出現在年輕的伊蘇斯葉蟬身上，當伊蘇斯葉蟬長大成熟後便消失。科學家認為這是因為年輕伊蘇斯葉蟬蛻變期間，整組骨骼被替換掉。過了這段時間，齒輪被破壞後便無法修復。
年輕的伊蘇斯葉蟬體內每個齒輪帶大約400微米長，約有10至12個輪齒，後腳兩邊的輪齒數一致，齒輪比為1:1。動物界也有些裝飾性的齒輪構造，如齒輪龜的殼和車輪蟲的背部，但功能性的齒輪則仍有待進一步研究，或是已被演化淘汰。
【參考資料】
※ 本文與 行政院農業委員會 林務局 
合作刊登
