מי המציא את גלגל השיניים

מאת: זיו כהני

תשאלו כל מהנדס מכונות (למשל אותי) מהם גלגלי שיניים, והוא יענה שאלו רכיבי ההנעה הנפוצים ביותר בעולמנו, שהידע לתכנונם מבוסס על תיאוריות ונוסחאות, ושהיתכנות הייצור שלהם דורשת מערכות ומכונות משוכללות ומדוייקות. אז מסתבר שגם כאן הטבע כנראה הקדים אותנו....

בעזרת מערכות מיוחדות לאנליזה אנטומית ומצלמות בעלות רזולוציה ומהירות גבוהות במיוחד, הצליחו חוקרים מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת קיימברידג' לזהות מערכות גיר (גלגלי שיניים משולבים) בתוך מבנה של חרק הIssus  הנפוץ מאד בגינות באירופה. מערכת גלגלי השיניים מתאמת, למעשה, בין הרגליים שלו. הדבר מוכיח שמנגנון זה היה קיים בטבע עוד לפני שהאדם פיתח אותו.

התמונה באדיבות פרופ' Malcolm Burrows

ברמה המכנית הבסיסית, על מנת שמערכת גיר תעבוד בצורה יעילה ורציפה, חייב להתקיים שילוב מדויק במיוחד של השיניים בגלגלים, המשתלבים זה בזה. החוקרים גילו שכך קורה בגוף החרק, בדיוק כמו באופניים או ברכב. החוקרים מקיימברידג' גילו שאפילו פרטים קטנים, שמהנדסים פיתחו במהלך השנים כדי למנוע שחיקה בגלגלי השיניים, כבר קיימים בצמח.

לגלגלי השיניים של החרק יכולת סנכרון מדהימה של תנועת הרגליים שלו. התיזמון המדוייק של תנועתו משפיע מאוד על יכולתו להמשיך בתנועת הקפיצה הלאה, אל המקום הבא אליו הוא רוצה להגיע.

החוקר הראשי, פרופ' Burrows, טוען כי פקודה עצבית רגילה לא יכולה לקיים מנגנון מתוזמן ומהיר כל כך, אם היא לא מתקיימת בתוך מנגנון הנעה שכזה. למעשה, בעזרת מנגנון זה מעביר החרק פקודות להפעלת שרירים שמייצרים כוח לתנועה. פרופ' Burrows רואה בגלגלי השיניים של החרק הוכחה לטענה שהשלד במחלקת החרקים מהווה פיצוי ליכולות המוגבלות של המוח ושל המערכת העצבית שלהם.

הקבלה מכנית מעניינת נוספת היא שידוע כי מערכת גיר תקועה כאשר אחת משיני הגלגל נשברת, והתזמון נפגע. באותו אופן, תיזמון תנועת החרק נפגע כאשר אחת משיני המנגנון שלו נפגעת. בעניין זה נמצא כי חרק צעיר יכול לגדל בגלגל שן חדשה (לעומת חרק מבוגר יותר, שאינו יכול לעשות זאת).

מקור הידיעה