Голодные плодовые мухи – экстремальные летчики на ультрамарафоне

В 2005 году ультрамарафонец пробежал непрерывно 560 километров (350 миль) за 80 часов, не спя и не останавливаясь. Это расстояние было примерно в 324 000 раз больше длины тела бегуна. Тем не менее, согласно новому исследованию Калифорнийского технологического института, этот экстремальный подвиг меркнет по сравнению с относительными расстояниями, которые плодовые мушки могут преодолеть за один полет.


Ученые Калифорнийского технологического института обнаружили, что плодовые мухи могут пролететь до 15 километров (около 9 миль) за одно путешествие, что в 6 миллионов раз больше их длины тела, или что эквивалентно более чем 10 000 километров для среднего человека. По сравнению с длиной тела это больше, чем многие перелетные виды птиц могут летать за день. Чтобы обнаружить это, команда провела эксперименты на дне высохшего озера в пустыне Мохаве в Калифорнии, выпуская мух и заманивая их в ловушки, содержащие ферментирующий сок, чтобы определить их максимальную скорость.

Исследование проводилось в лаборатории Майкла Дикинсона, Эстер М. и Эйба М. Зарем, профессоров биоинженерии и аэронавтики и исполнительного директора по биологии и биологической инженерии. Статья с описанием исследования публикуется в журнале. Труды Национальной академии наук 20 апреля.

Работа была мотивирована давним парадоксом, который был выявлен в 1940-х годах Феодосием Добжанским и другими пионерами популяционной генетики, изучавшими виды дрозофил на юго-западе США. Добжанский и другие обнаружили, что мух, разделенные тысячами километров, выглядят гораздо более генетически похожими, чем можно легко объяснить их оценками того, как далеко крошечные мухи действительно могут путешествовать. Действительно, когда биологи выпускали мух на улицу, насекомые часто просто жужжали кругами на коротких расстояниях, как на наших кухнях.

По-другому ли ведут себя мухи в дикой природе в поисках пропитания? В 1970-х и 1980-х годах группа популяционных генетиков попыталась разрешить этот парадокс, покрыв сотни тысяч мух флуоресцентным порошком и выпустив их однажды вечером в Долине Смерти. Примечательно, что на следующий день группа обнаружила несколько флуоресцентных мух в ведрах с гниющими бананами на расстоянии до 15 километров.

«Эти простые эксперименты подняли так много вопросов, – говорит Дикинсон. «Сколько времени им понадобилось, чтобы лететь туда? Их просто унесло ветром? Было ли это несчастным случаем? Я читал эту статью много раз и нашел ее очень вдохновляющей. Никто не пытался повторить эксперимент таким образом, чтобы позволяют измерить, были ли мухи унесены ветром, с какой скоростью они летели и как далеко они действительно могут улететь ».

Чтобы измерить, как мухи рассеиваются и взаимодействуют с ветром, команда разработала эксперименты «выпустить и снова поймать». Под руководством бывшего научного сотрудника Кейт Лейтч команда совершила несколько поездок к озеру Койот, высохшему дну озера в 140 милях от Калтеха в пустыне Мохаве, с сотнями тысяч обычных лабораторных плодовых мух Drosophila melanogaster на буксире.

Цель состояла в том, чтобы выпустить мух, заманить их в ловушки в определенных местах и ​​измерить, сколько времени требуется насекомым, чтобы лететь туда. Для этого команда установила 10 «ловушек для запаха» в круглом кольце, каждая из которых расположена в радиусе одного километра вокруг места выброса. Каждая ловушка содержала дразнящий коктейль из ферментирующего яблочного сока и шампанских дрожжей, комбинацию, которая производит углекислый газ и этанол, которые непобедимы для плодовой мухи. Каждая ловушка также имела камеру и была сконструирована с односторонними клапанами, чтобы мухи могли заползать в ловушку к коктейлю, но не возвращаться назад. Кроме того, исследователи установили метеостанцию ​​для измерения скорости и направления ветра в месте выброса на протяжении каждого эксперимента; это указывало бы на то, как ветер повлиял на полет мух.

Чтобы не мешать их летным характеристикам, команда не покрывала мух идентификаторами, такими как флуоресцентный порошок. Так как же они узнали, что ловят собственных плодовых мушек? Перед выпуском группа сначала разместила ловушки и проверила их с течением времени и обнаружила, что, хотя D. melanogaster встречаются на финиковых фермах в Мохаве, они крайне редки на озере Койот.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments