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众所周知，齿轮作为一种机械元件，依靠齿的咬合传递扭矩，可改变转速与扭矩、改变运动方向和运动形式等功能。由于传动效率高、传动比准确、功率大，在工业产品中广泛应用，其设计与制造水平会直接影响到工业品的品质。  图：维基 而英国科学家在一种名为蜡蝉（Issus nymph）的昆虫身上发现生物齿轮，这可是首例发现。它将后腿锁定在准备跳跃的位置，绷紧身体，在它两只后腿的顶部，有一对鱼翅状的小齿轮整齐地互相咬合。在2毫秒的时间内，它像子弹一样发射出去，加速度接近400米每平方秒，是人类所能承受加速度的20多倍。它的最高瞬时速度突破每小时12.8公里，而它不到2.5毫米长。
图：PopularMechanics 剑桥大学的动物学家马尔科姆·巴罗斯（Malcolm Burrows）认为，跳跃是动物所够做的最快速的事情之一，这导致了动物的组织、器官、乃至个体的结构上的改变，使其能针对某种功能具有更大的效益。为了逃离险境，这种昆虫进化出这种快速的跳跃能力，要跳得更快，跳得更远，于是生物齿轮就会出现。
图：PopularMechanics 研究发现，当腿部撑开进行跳跃必须准确，否则动物就会失去控制。哺乳类都是依靠神经系统来推动跳跃，使用稳定的调节和反馈回路来保持双腿同步。而蜡蝉双腿的速度比哺乳类的神经系统的反应速度更快。它从腿部发出一个信号，再从头部返回，大约需要5到6毫秒，这时跳跃的动作早已完成。它们通过一对生物齿轮在跳跃之前啮合，把双腿锁定在一起，这样运动时的同步精度达到了1/300000秒。
图：维基 但奇怪的是，类似蜡蝉这样的跳跃昆虫还有很多，有的比它跳得更快、更好，但只有蜡蝉具有天然齿轮。其他昆虫中大多数是通过摩擦来同步快速跳跃的双腿，通过有突起或疙瘩的表面，把双腿顶端挤压在一起。研究认为，摩擦保证了双腿以同样的速度运动，但是却没有涉及复杂的相互咬合机制，却能够实现和齿轮类似的功能。 奇怪的是，蜡蝉不是整个生命周期都具备这对齿轮。在幼年期，蜡蝉会进行多次蜕皮，更新它的外骨骼，包括这对齿轮。但在它最终蜕皮成成虫之后，这对齿轮就消失了。成虫通过摩擦来同步双腿。 研究人员推测，如果成虫的齿轮中有一个齿发生了滑脱断裂，它的跳跃能力将会受到永久的损伤。成虫不能再进行蜕皮，没有机会生长出更多的轮齿。伴随每一次的跳跃，整个咬合系统可能发生滑脱，从而加速对剩余轮齿的损害。当然这还需要更多研究来验证此说。 本文来源：台湾一读网站 |
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