Плодовые мушки — ультрамарафонцы мира насекомых: до 6 миллионов длин тела за один полёт
Учёные из Калифорнийского технологического института (Caltech) обнаружили, что обычные плодовые мушки Drosophila melanogaster способны преодолевать до 15 километров за один непрерывный перелёт. В пересчёте на длину тела (около 2.5 мм) это составляет 6 миллионов длин, что эквивалентно дистанции свыше 10 000 км для человека. Это больше, чем за день преодолевают многие перелётные птицы относительно своих размеров.
Мотивация: разрешение генетического парадокса
Исследование было мотивировано парадоксом, выявленным ещё в 1940-х годах Теодосием Добржанским. Популяции мушек, разделённые тысячами километров, были генетически схожи, хотя считалось, что мушка не может летать на большие расстояния. В 1970–80-х годах эксперимент с флуоресцентной пылью в Долине Смерти показал, что мушки могут оказаться в 15 км от точки выпуска, но детали их полёта оставались неизвестными.
Эксперимент в пустыне Мохаве
Команда под руководством Майкла Дикинсона и Кейт Лейтч провела серию экспериментов по принципу «выпустил — поймал» на высохшем дне озера Койот.
- Организация: Вокруг точки выпуска на радиусе 1 км были расставлены 10 «ароматных ловушек» с ферментированным яблочным соком и дрожжами, выделяющими CO2 и этанол.
- Подготовка мушек: Сотни тысяч мушек, собранных в природе и выращенных в лаборатории, перед выпуском были сыты сахаром, но лишены белка, что усиливало их мотивацию к поиску пищи.
- Условия: Эксперименты повторялись при разной скорости и направлении ветра, данные о котором фиксировались метеостанцией.
Результаты: скорость и максимальная дистанция
- Первые мушки преодолевали 1 км до ловушек примерно за 16 минут, что соответствует скорости около 1 м/с.
- Учитывая, что сытая мушка может летать непрерывно до 3 часов, учёные экстраполировали, что максимальная дистанция одного перелёта составляет 12–15 км даже при встречном слабом ветре.
- При попутном ветре дистанция может быть ещё больше.
Модель навигации и поведения
Исследователи предложили модель, объясняющую такие выдающиеся результаты:
- Мушка случайным образом выбирает направление.
- Использует солнце в качестве ориентира, чтобы лететь прямо (это было показано в более ранней работе лаборатории в 2018 году).
- Тщательно регулирует скорость полёта вперёд, позволяя ветру сносить себя вбок.
Эта стратегия «выбери направление и лети как можно дальше» максимизирует покрываемую площадь и повышает шанс встретить запах пищи. Она оказалась эффективнее классических моделей случайного рассеивания насекомых.
Значение и последствия
- Способности недооценены: Рассеивающая способность D. melanogaster была «колоссально недооценена».
- Древние поведенческие модули: Несмотря на совместную эволюцию с человеком, мозг мушки сохранил древние навигационные стратегии, критически важные для выживания в условиях нехватки пищи.
- Экология перемещений и сельское хозяйство: Исследование важно для понимания распространения биомассы в природе. Во время подготовительных работ в ловушки несколько раз попадалась инвазивная пятнистокрылая дрозофила (Drosophila suzukii) — опасный сельскохозяйственный вредитель. Это показывает, насколько далеко могут путешествовать интродуцированные виды, используя простые навигационные стратегии.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.