Studija Sveučilišta u Utahu pokazala je da kada djevičanski mužjak moljca osjeti dašak ženskog spolnog atraktanta, on brže počne drhtati kako bi zagrijao svoje mišiće za letenje, a zatim prerano poleti kada je još previše hladan za snažan let. Stoga bi ga njegova strmoglava žurba da prva stigne do ženke mogao koštati utrke.
Studija ilustrira kompromis između brzog početka letenja nakon ženke i adekvatnog zagrijavanja mišića leta prije početka potjere. Do sljedećeg istraživanja ostaje misterij koji moljci zapravo dopiru do ženki: prehladni mužjaci koji brzo uzleću ili mužjaci koji čekaju da im se dovoljno zagrije da bi upalili. Potonji bi mogao završiti letjeti brže i učinkovitije i pobijediti u utrci, unatoč sporom polijetanja.
"Što se događa prije leta nije dobro proučeno", kaže José Crespo, doktorant biologije na Sveučilištu Utah i prvi autor nove studije, objavljene na internetu 7. lipnja u časopisu Journal of Experimental Biology. "Za mene je priča da imate ponašanje - zagrijavanje prije leta - koje uključuje miris."
Viši autor Neil Vickers, profesor i predsjednik biologije na Sveučilištu Utah, kaže: "Kod mnogih insekata, posebno moljaca, cijeli njihov odrasli život pod utjecajem je mirisa – sve aktivnosti u kojima se bave, a koje vi i ja vidimo noću na svjetlu trijema su stvari na koje obično utječe miris."
Moljci traže nektare koristeći mirise cvijeća. Mužjaci slijede ženske spolne privlačne tvari ili feromone kako bi pronašli ženke. Zatim imaju ono što Vickers naziva "dijalogom o mirisu" i pare se. Ženke koriste miris da polažu jaja na prave biljke.
"Utvrditi kako se mirisi uključuju u ponašanje ključno je za cijelu sliku", kaže Vickers. "Osim toga, budući da insekti imaju nevjerojatnu sposobnost letenja, koju nemaju mnoge životinje, otkrivanje kako let pokreće miris je pitanje relevantno za mnoge insekte. … Postoji čitava konstelacija ponašanja vođena mirisom, a to je vrijedi za sve vrste insekata" pa čak i za druge životinje i ljude.
Vickers i Crespo proveli su studiju s profesorom biologije sa Sveučilišta Utah Franzom Gollerom. Istraživanje su financirali Nacionalna zaklada za znanost i Nacionalni instituti za zdravlje.
Gledajući kako se ohlađeni moljci zagrijavaju
Studija je uključivala moljca po imenu Helicoverpa zea, poznatog kao kukuruzni klip. Pripada najvećoj obitelji moljaca i leptira – noctuidima – koji imaju više od 35 000 vrsta diljem svijeta, uključujući moljce srednje veličine koji mnogi od nas viđaju u svojim domovima ili blizu njih.
"To je značajan poljoprivredni štetnik koji napada mnoge različite usjeve - kukuruz, soju, rajčicu, jagode", kaže Vickers. Istraživači ih koriste jer su dobri modeli koji pokazuju kako se mirisi obrađuju u mozgu.
U istraživanju su korišteni mužjaci djevice jer je standardni protokol koristiti životinje koje se prethodno nisu parile ili bile izložene feromonima.
Kako bi započeli eksperimente, svi moljci su ohlađeni na 46 do 50 stupnjeva Fahrenheita, dovoljno hladni da ostanu neaktivni, pa ih rukovanje prije eksperimenta ne potiče da se odmah počnu zagrijavati.
Prvi eksperimenti provedeni su pomoću malog, otvorenog natkrivenog, kartonskog aerotunela dugog oko 11 inča, širine 5,5 inča i visine 5,5 inča. Cilindrični žičani kavez od 1,2 inča, promjera 1,2 inča, bez vrha, postavljen je uspravno unutar jednog kraja aerotunela, s neaktivnim moljcem na dnu.
Ventilator je puhao blagi povjetarac brzinom od 1 mph prema moljcu, a jedan od šest mirisa bio je ispušten blizu kraja cijevi uz vjetar. Jedna je bila normalna mješavina feromona moljca, jedna je bila primarna komponenta mješavine, a ostala četiri su bili mirisi (ili u jednom slučaju, bez mirisa) za koje su znanstvenici vjerovali da neće privući moljce (i nisu).
Infracrvena video kamera - koja mjeri temperaturu - snimila je moljce dok su započinjali svoje drhtavo zagrijavanje i konačno poletjeli. Moljci se vide u infracrvenom zračenju kako prelaze iz hladnije ljubičasto-plave u topliju narančastu i još topliju crvenu i žutu.
Analizom videa nakon svakog od desetaka eksperimenata, Crespo je izmjerio koliko je vremena trebalo neaktivnim moljcima da počnu drhtati nakon što su osjetili miris i koliko su dugo proveli drhteći do polijetanja. Infracrveni video, jedan kadar prije polijetanja, pokazao je temperaturu grudnog koša moljca prilikom polijetanja (krila i svi povezani mišići su u prsnom košu kukca, dijelu tijela između glave i trbuha). Crespo je također izračunao brzinu kojom su se moljci zagrijavali.
Moljci koji nisu osjetili miris feromona letjeli su u nasumičnim smjerovima kada su se konačno zagrijali. Moljci koji su pomirisali mješavinu feromona (i često samu primarnu komponentu) počeli su brže drhtati, prije su poletjeli (manje vrijeme drhtanja), učinili su to na nižoj temperaturi od ostalih moljaca i poletjeli prema mirisu.
Brže polijetanje, manje moćan let
Do sada su istraživači mislili da su se moljci jednostavno zagrijali što su brže mogli. "Ti se tipovi ne zagrijavaju istom brzinom", kaže Vickers. "Dečki izloženi mirisu feromona, recite 'Wow!' i brže se zagrijavaju i brže uzlijeću. A to ugrožava snagu leta koju mogu proizvesti."
Crespo je proveo drugi skup eksperimenata koji su pokazali da niže temperature znače manju snagu ili snagu vertikalnog leta.
U ovim pokusima, vosak je korišten za nježno pričvršćivanje (ne lijepljenje) entomološke igle na prsni koš moljca. Drugi kraj igle bio je pričvršćen za senzor sile, koji je zauzvrat bio spojen na raznu elektroniku za očitavanje rezultata. Ispod moljca je stavljena mala kuglica od stiropora koja ju je refleksno hvatala nogama. Kada je Crespo lagano povukao loptu, moljac je refleksno pokušao poletjeti prema gore, a snaga tog napora je zabilježena. Bijela i crna svjetla – kojima se moljci privlače – bila su iznad aparata kako bi potaknuli moljce na let maksimalnom snagom.
Test je ponovljen u malim temperaturnim koracima, pokazujući koliko prsni koš moljca mora biti topao za maksimalnu snagu leta – oko 90 stupnjeva Fahrenheita – i da su oni u studiji poletjeli previše hladni na oko 82 stupnja Fahrenheita.
Crespo kaže da su moljci "dobro poznati po 'scramble natjecanju'". Kada ženka reklamira feromon na polju, taj feromon će vjerojatno otkriti nekoliko mužjaka i pokušat će se natjecati i prvi doći do ženke. Vidite kako bi bilo korisno poletjeti prije i pokušaj najprije doći do ženke."
"Međutim," dodaje, "ako poletite s nižom temperaturom, pokazujemo da imate manju maksimalnu snagu u letu, tako da mislimo da postoji kompromis između bržeg zagrijavanja na nižu temperaturu kako bi prva stigla do te ženke, ili pričekajte još malo da se zagrije na višu temperaturu i provjerite hoćete li stići do ženke."
"Ovdje se radi o odluci da ustanete i krenete: 'Ovo je pravi miris. Učinimo to'", kaže Vickers. "Postoje neuroni koji detektiraju miris, i oni unose tu informaciju u mozak, a mozak kaže: 'Ovo je pravi miris, ovo je ženka' i tada se događaju procesi o kojima ne znamo puno. Ali mozak šalje upute mišićima letenja da se počnu zagrijavati. Životinja reagira na taj miris zagrijavanjem se brže nego ako je izložena mirisu koji nije ženski. Na nekoj smo se razini pomaknuli korak bliže razumijevanje te crne kutije koja procjenjuje te ulazne podatke i unutarnje uvjete i odlučiti se preseliti."
Vickers dodaje: "Mišići za let insekata su među metabolički najskupljim u životinjskom carstvu. Da biste letjeli, morate koristiti puno kisika i generirati snagu. Odluka da poletite nakon mirisa ženke nije ona koja bi moljac olako shvati jer je skupo."
"Skupo je letjeti, uskočiti u vezu", kaže on.
