我們中的許多人都喜歡飛行的超能力，這是有充分理由的：飛行提供了至關(guān)重要的進(jìn)化優(yōu)勢(shì)。飛行使動(dòng)物能夠快速長途旅行，尋找食物和新的棲息地，同時(shí)消耗的能量遠(yuǎn)少于步行。通過飛行，昆蟲在地球上定居，并通過充當(dāng)有效的傳粉媒介促進(jìn)了開花植物的大規(guī)模多樣化。它們還通過提供充足的食物供應(yīng)，促進(jìn)了爬行動(dòng)物、鳥類和哺乳動(dòng)物等其他生物的進(jìn)化。
在地球生命的歷史上，飛行進(jìn)化了四次：鳥類、蝙蝠、翼龍和昆蟲。前三類動(dòng)物的翅膀是從手臂進(jìn)化而來的，這使得這些翅膀很容易理解，因?yàn)槠渌愃频膭?dòng)物也有類似的骨骼和肌肉組織。然而，昆蟲的翅膀沒有肌肉或神經(jīng)。相反，它們是由位于身體內(nèi)部的肌肉控制的，這些肌肉在機(jī)翼底部的復(fù)雜鉸鏈內(nèi)操縱木偶般的滑輪系統(tǒng)。
“飛翼鉸鏈可能是生命史上最神秘、最不受重視的結(jié)構(gòu)，”加州理工學(xué)院生物工程和航空學(xué)教授、生物學(xué)和生物工程執(zhí)行官邁克爾·迪金森 (Michael Dickinson) 說。 “如果昆蟲沒有進(jìn)化出這種非常不可能的關(guān)節(jié)來拍打翅膀，世界將會(huì)是一個(gè)非常不同的地方，沒有開花植物和鳥類、蝙蝠等熟悉的生物，也可能沒有人類。”
迪金森和他的同事進(jìn)行的一項(xiàng)新研究的主題是昆蟲如何控制果蠅果蠅這種微小而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。迪金森的實(shí)驗(yàn)室使用高速攝像機(jī)和機(jī)器學(xué)習(xí)，收集了數(shù)以萬計(jì)的蒼蠅翅膀拍動(dòng)的數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建了一張地圖，顯示蒼蠅肌肉如何操縱機(jī)翼鉸鏈的運(yùn)動(dòng)，以創(chuàng)造敏捷的空氣動(dòng)力學(xué)飛行機(jī)動(dòng)。
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