Síce majú malý mozog, ale dokážu s ním veľa. Ako nájdu vínne mušky hnijúci banán?

Text vyšiel pôvodne v denníku The Washington Post.

Rozmýšľali ste niekedy nad tým, ako vínna muška nájde hnijúci banán vo vašej kuchyni? Vedci z Nevadskej univerzity v Rene majú hneď niekoľko odpovedí.

Hoci sa môže zdať, že muchy bezcieľne poletujú po vašom dome len preto, aby vás otravovali, nie je to tak: štúdia uverejnená v piatok v časopise Current Biology odhalila, že v skutočnosti cielene hľadajú zdroj lahodnej vône.

Vínne mušky (Drosophila melanogaster) patria medzi najštudovanejšie organizmy, pretože ponúkajú lacnú a dostupnú platformu na výskum biologických procesov. S človekom dokonca majú až 75 percent génov spôsobujúcich choroby – aj preto ich vedci využívajú na lepšie pochopenie ľudských ochorení.

Rovnako ako pri párení

Výskumníci už dávno zistili, že tento malý hmyz má stratégiu, (v angličtine známu ako cast and surge), aby našiel zdroje potravy vo veternom prostredí. Pri tejto technike vínna muška zachytí vôňu niečoho chutného, vyrazí proti vetru, aby ju sledovala, a keď vôňu stratí, vrhá sa do strán, aby ju opäť našla.

(Cast znamená hodiť alebo vrhnúť - v tomto prípade znamená hmyz vrhajúci sa do strán a hľadajúci stopu. Surge je špička - v tomto prípade intenzívny signál, za ktorým hmyz ide proti vetru. Podobne funguje aj párenie sa hmyzu, pri ktorom samec úplne rovnako sleduje samičie feromóny, pozn. red.)

Vedci vysvetlili, že zachytenie vône vo vetre neznamená, že zdroj je blízko. Vánok pravdepodobne priniesol vôňu z nejakého vzdialeného miesta. V dôsledku toho je táto technika účinným spôsobom, ako vystopovať pôvod pachu vo vetre.

Čo sa však stane, keď je bezvetrie? „Majú v zásobe ďalší trik,“ povedal Marcus Stensmyr, docent senzorickej biológie na Lundskej univerzite, ktorý sa na štúdii nepodieľal.

Súvisiaci článok Súvisiaci článok Biologička: Aj muchy môžu byť obézne. Skúmame na nich choroby, ktoré trápia ľudí Čítajte 

Vínne mušky v bezvetrí vykonávajú padavý krúživý pohyb (v angličtine sink and circle). Autori zistili, že keď muchy v bezvetrí narazia na pach a potom ho stratia, v opätovnej snahe nájsť ho sa jednoducho špirálovito krútia smerom nadol.

Toto správanie pre mnohých nemusí byť šokujúce – vo väčšine kreslených zobrazení muchy zvyčajne krúžia okolo zapáchajúcej kopy potravy. Vedci však po prvýkrát zdokumentovali, ako sa vínne mušky správajú v prostredí nehybného vzduchu, čím potvrdili dlhoročnú ľudskú intuíciu.

Niektorí výskumníci navrhli, že psy a potkany vykazujú podobné správanie, keď vetria v rôznych výškach, aby sa k pachu priblížili.

Virtuálna realita pre čuch

Aby mohli autori uskutočniť svoju štúdiu, museli najprv prísť na spôsob, ako vínnej muške vyvolať čuch v bezveternom prostredí. Ako jej však dodať pachy bez vetra? David Stupski, hlavný autor štúdie a postdoktorand v oblasti biológie a inžinierstva na Nevadskej univerzite v Rene, opísal prístup vedcov ako „virtuálnu realitu pre čuch“.

Použili geneticky modifikované muchy, ktoré mali svetlom aktivované neuróny v tykadlách - tie slúžia ako muší nos. Výsledkom bolo, že autori mohli muche vyvolať čuch pomocou červených svetelných zábleskov namiesto skutočných pachov. Prístup založený na svetle umožnil výskumníkom obísť ťažkosti spojené s dodávaním kontrolovaných oblakov pachov, ktoré sa v priestore ťažko lokalizujú.

Výskumníci uskutočnili svoju štúdiu v špeciálne postavenom aerodynamickom tuneli s dvanástimi kamerami na sledovanie pohybu muchy v troch rozmeroch. Sledovanie hmyzu v jeho prirodzenom, lietajúcom stave zložité, preto sa zvyčajne skúma, keď nelieta.

Pri pozorovaní vínnych mušiek, ktoré sa počas výskumu pohybovali odlišne v závislosti od vzdušných podmienok, autori vyvodili, že dokážu vnímať prítomnosť aj smer vetra.

Floris van Breugel, autor štúdie a docent strojného inžinierstva, podotkol: „Ak počas jazdy autom vystrčíte hlavu z okna, dokážete rozoznať, či fúka vietor, alebo nie?“ Rozpoznať jemný vánok počas pohybu vo vzduchu je ťažké, ale vínne mušky v tom aj tak vynikajú.

Výskum smeruje ku komárom

Autori teda naznačujú, že vínne mušky spomalia a otočia sa, keď narazia na zápach, aby najprv zistili, či fúka vietor, a ak áno, odkiaľ prichádza.

„Je to dosť zložitý výpočet, ktorý sa odohráva v tomto super malom - údajne jednoduchom - mozgu,“ povedala Elizabeth Hongová, profesorka neurovedy na Kalifornskom technologickom inštitúte, ktorá sa na štúdii nepodieľala.

Podľa Richarda Bentona, profesora na Univerzite v Lausanne, ktorý sa zaoberá neurobiológiou, môže pochopenie toho, ako vínne mušky sledujú pachy, pomôcť vedcom lepšie porozumieť škodlivým škodcom, ako sú napríklad komáre. Vedci sa zaujímajú najmä o to, ako potlačiť schopnosť komárov nájsť človeka, aby sa obmedzil prenos chorôb.

Čuch múch môže byť tiež zdrojom informácií napríklad pre novú generáciu sledovacích zariadení určených na vyhľadávanie zdroja úniku chemických látok v interiéri.

A možno táto štúdia dokáže získať vínnym muškám rešpekt. „Majú malý mozog, ale dokážu s ním tak veľa,“ povedal Benton.