Дрозофилы могут маневрировать подобно самолетам-истребителям

 

 

Увидев хищников или препятствие на своем пути, крошечные плодовые мушки вида Drosophila hydei реагируют, как асы-пилоты истребителей: они используют быстрые виражи, чтобы уклониться от столкновения, пишут М. Паймакова (www.vesti.ru) и К. Стасевич (compulenta.computerra.ru).

Исследователи из Вашингтонского университета (University of Washington) использовали несколько высокоскоростных видеокамер, делающих 7500 кадров в секунду, чтобы зафиксировать движение крыльев и тела мух после того, как они обнаруживают приближающуюся угрозу, и выяснить, как насекомые обрабатывают поступающую визуальную информацию.

В ходе исследования ученые синхронизировали три высокоскоростные камеры, сосредоточенные на небольшой цилиндрической емкости, где порхали 40-50 плодовых мушек. Когда дрозофилы пролетали над точкой пересечения двух лазерных лучей в центре территории наблюдения, это вызывало появление растущей тени (имитировавшей угрозу).

Чтобы насекомые не ослепли, свет в клетке исходил от инфракрасных ламп (для удачной видеосъемки нужен яркий свет, а обычное освещение ослепило бы насекомых). Заметив «опасность», мухи моментально меняли направление полета, подобно истребителям, не прекращая движение. В отсутствии угрозы они спокойно летели, как пассажирские лайнеры, плавно корректируя курс с помощью кончика туловища.

«Хотя со стороны выглядит это так, словно мушка плавает по воздуху, на самом деле эти крошечные существа умеют разворачивать свои тела подобно небольшим маневренным самолетам-истребителям, — рассказывает Майкл Дикинсон (Michael Dickinson), профессор биологии и один из авторов научной работы. — Мы обнаружили, что дрозофила меняет курс менее чем за одну сотую долю секунды, то есть в 50 раз быстрее, чем человек моргает глазом».

Дрозофилы могут поворачиваться вокруг своей оси и одновременно наклонять тело вверх или вниз (gif-изображение 3D-модели полета на заставке). В ходе маневра муха вращается под углом 90 градусов и больше, иногда даже оказываясь в положении вниз головой.

«Эти мушки машут крыльями с частотой 200 раз в секунду, и лишь небольшое изменение движения крыла может переориентировать направление всего тела: это позволяет насекомому уклониться от угрозы и продолжить ускорение», — комментирует соавтор работы Флориан Муиджрес (Florian Muijres).

Представители вида Drosophila hydei, по размерам не превосходящие семена кунжута, полагаются на быстро реагирующую зрительную систему для обнаружения приближающихся хищников.

«Мозг насекомого на лету выполняет очень сложный расчет за короткий промежуток времени: мушка определяет и где таится опасность, и какой маневр лучше применить для успешного избегания неприятностей, — говорит Дикинсон. — Как такой маленький мозг способен генерировать такие замечательные поведенческие реакции? Ее диапазон поведенческих ответов почти так же сложен, как диапазон гораздо большего животного, например, мыши. Это очень занятная проблема. Так что прихлопнуть докучающую плодовую мушку весьма непросто: нужно быть очень быстрым».

В статье, вышедшей в журнале Science, авторы работы отмечают, что мозг этого насекомого по размерам сравним с кристалликом соли. Следующим шагом для исследовательской группы станет отслеживание мозговой реакции мушек на эти ультрабыстрые изменения курса.

Профессор Дикинсон и его команда работают над конструкцией симулятора полета для насекомых. Дрозофила будет находиться в состоянии покоя, но при этом для нее будет создана иллюзия, будто она летит. В этот момент ученые будут отслеживать, какие нейроны активируются, когда мушке необходимо избежать внезапно появляющиеся на ее пути объекты.

 

На заставке: разворот дрозофилы при появлении угрозы (иллюстрация Florian Muijres / University of  Washington / www.vesti.ru)