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Por que os insetos adultos têm 6 pernas?

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Aparentemente, há uma vantagem em ter 6 pernas no mundo dos insetos. Qual é essa vantagem, se houver alguma? Por que essa vantagem existe para insetos, mas não para outros animais terrestres maiores?

O que essas pernas do meio fazem que as anteriores e posteriores não podem fazer, se é que fazem? Eles são realmente essenciais ou apenas geram mais força muscular?


Resposta curta
Seis pernas permitem a locomoção, mantendo um tripé de suporte o tempo todo.

Fundo
Existem vários milhões de espécies de insetos, todos em 6 patas. Isso significa que qualquer alteração neste número é imediatamente selecionada. É geralmente aceito que os insetos eram derivados de ancestrais de muitas pernas, por exemplo. centopéias.

Uma explicação é a marcha tripé isso resulta de ter seis apêndices. Essa hipótese, formulada há mais de 6 décadas (Lanham, 1951), raciocina que a redução do número de patas durante a evolução não foi além de 6, pois a locomoção de um pequeno animal envolto em um exoesqueleto rígido não é eficaz com menos de 3 pares de pernas. Os insetos geralmente andam levantando as duas patas externas de um lado e as do meio do outro lado, empurrando-as para a frente e colocando-as juntas. Conseqüentemente, insetos apoiar suas estruturas rígidas com um tripé em todos os momentos. Tripés são entre os mais estábulo configurações, e eles nunca oscilam (por que diabos as mesas têm 4 pernas?). A Figura 1 mostra uma ilustração da locomoção de insetos (Lanham, 1951).


Fig. 1. A locomoção dos insetos assemelha-se a um tripé duplo. Os insetos têm uma marcha cíclica que consiste em duas fases, a fase de apoio e a fase de balanço. A fase de apoio é o golpe de força, que empurra o corpo para a frente na direção de deslocamento enquanto a perna permanece no chão. Três pernas são usadas nesta fase, formando um tripé com a perna da frente e a perna de trás de um lado do corpo e a perna do meio do outro lado. É por essa formação que essa marcha é conhecida como marcha tripé. Fonte: Robótica do inseto.

Animais maiores podem ter menos pernas, porque seus sistemas vestibulares têm mais tempo para manter o equilíbrio e ajustar a marcha durante a locomoção. Como os insetos são tão pequenos, seus passos são tão rápidos que o sistema nervoso pode não ser rápido o suficiente para lidar com o controle da marcha. Em vez disso, os insetos contam com o andar do tripé para evitar qualquer desequilíbrio, em vez de ajustá-lo. Além disso, o exoesqueleto restringe efetivamente pequenos movimentos corporais para controlar o equilíbrio. Animais maiores, como mamíferos, fazem pequenos ajustes em sua marcha constantemente para manter o equilíbrio. Um inseto tem menos oportunidades de fazer isso, por causa de seu exoesqueleto rígido (Lanham, 1951).

Referência
- Lanham, Ciência (1951); 113(2946): 663


Aparentemente, há uma vantagem em ter 6 pernas no mundo dos insetos. Qual é essa vantagem, se houver alguma? Por que essa vantagem existe para insetos, mas não para outros animais terrestres maiores?

"Pernas" é um termo complicado para insetos. Coloquialmente, no mundo terrestre, são coisas sobre as quais um organismo caminha. Mas a definição científica de 'pernas', para insetos, depende da homologia: muitos insetos têm seis 'pernas' porque todos eles descendem de um ancestral comum, que tinha seis pernas. As estruturas anatômicas derivadas dessas pernas, independentemente de serem usadas funcionalmente como pás, garras, apêndices de alimentação ou elaborados dispositivos de sinalização do companheiro, todas são chamadas de 'pernas'. Referir-se a tudo isso como "pernas" faz tanto sentido, de uma perspectiva funcional, quanto referir-se aos nossos braços como "pernas". Fazemos isso apenas para manter a homologia clara quando falamos sobre relações evolutivas entre as espécies.

A diversidade de usos para os quais os insetos colocam suas pernas deixa claro que não há uma vantagem universal única em ter seis - é apenas que perder (ou ganhar) apêndices completamente é um processo evolutivo difícil, então raramente acontece ao longo do tempo evolutivo. Apesar disso, alguns grupos de insetos (membros dos Coccidae e Diaspididae, por exemplo) perderam suas pernas completamente - uma adaptação aparente ao seu estilo de vida parasitário obrigatório.

O que essas pernas do meio fazem que as anteriores e posteriores não podem fazer, se é que fazem? Eles são realmente essenciais ou apenas geram mais força muscular? Se for uma vantagem de qualquer maneira, por que formas de vida maiores, como os mamíferos, não têm 6 membros?

Nos grupos de insetos que usam seis pernas para locomoção, a resposta de AliceD fornece uma excelente descrição de como todas as seis pernas são usadas. No entanto, não há realmente nada de especial que possa ser alcançado com seis pernas, o que não poderia ser alcançado com outro número de pernas: os louva-a-deus manejam sua locomoção perfeitamente bem em apenas quatro de suas seis pernas, e aracnídeos (não são insetos, eu sei - mas com muitos dos mesmos desafios de design, como um exoesqueleto rígido) administre igualmente bem no oito.


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