En 2005, un corredor de ultramaratón corrió continuamente 560 kilómetros 350 millas en 80 horas, sin dormir ni detenerse. Esta distancia era aproximadamente 324,000 veces la longitud del cuerpo del corredor. Sin embargo, esta hazaña extrema palidece en comparación con las distancias relativas que recorren las moscas de la fruta.puede viajar en un solo vuelo, según una nueva investigación de Caltech.
Los científicos de Caltech ahora han descubierto que las moscas de la fruta pueden volar hasta 15 kilómetros aproximadamente 9 millas en un solo viaje, 6 millones de veces la longitud de su cuerpo, o el equivalente a más de 10,000 kilómetros para el ser humano promedio. En comparación con el cuerpode longitud, esto es más de lo que muchas especies migratorias de aves pueden volar en un día. Para descubrir esto, el equipo llevó a cabo experimentos en el lecho de un lago seco en el desierto de Mojave de California, liberando moscas y atrayéndolas a trampas que contienen jugo fermentado para determinar suvelocidades.
La investigación se llevó a cabo en el laboratorio de Michael Dickinson, profesor de Bioingeniería y Aeronáutica Esther M. y Abe M. Zarem y director ejecutivo de biología e ingeniería biológica. En la revista aparece un artículo que describe el estudio Actas de la Academia Nacional de Ciencias el 20 de abril
El trabajo fue motivado por una paradoja de larga data que fue identificada en la década de 1940 por Theodosius Dobzhansky y otros pioneros de la genética de poblaciones que estudiaron las especies de Drosophila en el suroeste de los Estados Unidos. Dobzhansky y otros encontraron que las poblaciones de moscas separadas por miles de kilómetros aparecían mucho másgenéticamente similar de lo que podría explicarse fácilmente por sus estimaciones de qué tan lejos podrían viajar las moscas pequeñas. De hecho, cuando los biólogos soltaban moscas al aire libre, los insectos a menudo simplemente zumbaban en círculos en distancias cortas, como lo hacen en nuestras cocinas.
¿Las moscas se comportaban de manera diferente cuando estaban en la naturaleza, en busca de comida? En las décadas de 1970 y 1980, un grupo de genetistas de poblaciones intentó abordar esta paradoja cubriendo cientos de miles de moscas con polvo fluorescente y liberándolas una noche enValle de la Muerte. Sorprendentemente, el grupo detectó algunas moscas fluorescentes en cubos de plátanos podridos hasta a 15 kilómetros de distancia al día siguiente.
"Estos experimentos simples plantearon tantas preguntas", dice Dickinson. "¿Cuánto tiempo les tomó volar allí? ¿Fueron simplemente arrastrados por el viento? ¿Fue un accidente? He leído ese documento muchas veces y lo encontré muyInspirador. Nadie había intentado repetir el experimento de una manera que hiciera posible medir si las moscas fueron transportadas por el viento, qué tan rápido volaban y qué tan lejos pueden llegar realmente ".
Para medir cómo las moscas se dispersan e interactúan con el viento, el equipo diseñó experimentos de "liberación y recaptura". Dirigido por la ex becaria postdoctoral Kate Leitch, el equipo realizó varios viajes al lago Coyote, un lecho de lago seco a 140 millas de Caltech en Mojave.Desierto, con cientos de miles de moscas de la fruta de laboratorio, Drosophila melanogaster, a remolque.
El objetivo era liberar a las moscas, atraerlas a las trampas en los lugares establecidos y medir cuánto tardaron los insectos en volar allí. Para hacer esto, el equipo instaló 10 "trampas de olor" en un anillo circular, cada una ubicadaen un radio de un kilómetro alrededor del lugar de liberación. Cada trampa contenía un tentador cóctel de jugo de manzana fermentado y levadura de champán, una combinación que produce dióxido de carbono y etanol, que son irresistibles para una mosca de la fruta. Las trampas también tenían una cámara,y se construyeron con válvulas unidireccionales para que las moscas pudieran meterse en la trampa hacia el cóctel pero no retroceder Además, los investigadores establecieron una estación meteorológica para medir la velocidad y dirección del viento en el sitio de liberación durante cada experimento;Esto indicaría cómo el viento afectó el vuelo de las moscas.
Para no interferir con su desempeño de vuelo, el equipo no cubrió las moscas con identificadores como polvo fluorescente. Entonces, ¿cómo sabían que estaban atrapando sus propias moscas de la fruta? Antes del lanzamiento, el equipo primero colocó las trampas y verificócon el tiempo, y descubrió que, aunque D. melanogaster se encuentra en granjas de dátiles dentro del Mojave, son extremadamente raras en el lago Coyote.
Las moscas liberadas por el equipo se recolectaron originalmente en un puesto de frutas y luego se criaron en el laboratorio, pero no fueron modificadas genéticamente de ninguna manera. El equipo realizó los experimentos después de recibir los permisos de la Oficina de Administración de Tierras.
En el momento del experimento, el equipo condujo los cubos de moscas al centro del círculo de trampas. Los cubos contenían mucha azúcar, de modo que los insectos estuvieran completamente energizados para su vuelo; sin embargo, no contenían proteínas, lo que daba a lamoscas un fuerte impulso para buscar alimentos ricos en proteínas. El equipo estimó que las moscas no serían capaces de oler las trampas desde el centro del anillo, lo que las obligó a dispersarse y buscar.
En un momento preciso, un miembro del equipo en el centro del círculo abrió los cubos simultáneamente y soltó rápidamente las moscas.
"La persona que se quedó en el centro del anillo para abrir las tapas de todos los cubos fue testigo de todo un espectáculo", dice Leitch. "Fue hermoso. Había tantas moscas, tantas que te abrumaban.el zumbido del zumbido. Algunos de ellos aterrizarían sobre ti, a menudo arrastrándose en tu boca, orejas y nariz. "
El equipo repitió estos experimentos bajo varias condiciones de viento.
Las primeras moscas de la fruta tardaron unos 16 minutos en cubrir un kilómetro para llegar a las trampas, lo que corresponde a una velocidad de aproximadamente 1 metro por segundo. El equipo interpretó esta velocidad como un límite inferior quizás estas primeras moscas habían zumbado encírculos un poco después de la liberación o no volaba en una línea perfectamente recta. Estudios previos del laboratorio demostraron que una mosca de la fruta completamente alimentada tiene la energía para volar continuamente durante hasta tres horas; extrapolando, el equipo concluyó que D. melanogaster puedevolar aproximadamente de 12 a 15 kilómetros en un solo vuelo, incluso con una brisa suave, y llegará más lejos si lo ayuda el viento de cola. Esta distancia es aproximadamente 6 millones de veces la longitud corporal promedio de una mosca de la fruta 2,5 milímetros, o una décima parte deuna pulgada. Como analogía, esto sería como el humano promedio que cubre un poco más de 10,000 kilómetros en un solo viaje, aproximadamente la distancia desde el Polo Norte hasta el ecuador.
"La capacidad de dispersión de estas pequeñas moscas de la fruta se ha subestimado enormemente. Pueden viajar tan lejos o más lejos que la mayoría de las aves migratorias en un solo vuelo. Estas moscas son el organismo modelo de laboratorio estándar, pero casi nunca se estudian fuera dellaboratorio, por lo que teníamos poca idea de cuáles eran sus capacidades de vuelo ", dice Dickinson.
En 2018, el laboratorio de Dickinson descubrió que las moscas de la fruta usan el sol como punto de referencia para volar en línea recta en busca de alimento; volar sin rumbo fijo en círculos podría ser mortal, por lo que existe un beneficio evolutivo al poder navegarDespués de completar los experimentos de liberación descritos en este estudio, el equipo propuso un modelo que sugiere que cada mosca elige una dirección al azar, usa el sol para volar directamente en esa dirección y regula cuidadosamente su velocidad de avance mientras se deja volar.de lado por el viento. Esto le permite cubrir la mayor distancia posible y aumenta la probabilidad de que encuentre una columna de olor de una fuente de alimento. El equipo comparó su modelo con los modelos tradicionales de dispersión aleatoria de insectos y descubrió que su modelo podríaexplicar los resultados de las liberaciones en el desierto con mayor precisión debido a la propensión de las moscas a mantener un rumbo constante una vez liberadas.
A pesar de que D. melanogaster ha evolucionado conjuntamente con los humanos, este trabajo muestra que el cerebro de la mosca todavía contiene módulos de comportamiento antiguos. Dickinson explica: "Para cualquier animal, si te encuentras en medio de la nada y no hay comida,¿Qué haces? ¿Simplemente saltas y esperas encontrar algo de fruta? O dices: 'Está bien, voy a elegir una dirección e ir tan lejos como pueda en esa dirección y esperar lo mejor."Estos experimentos sugieren que eso es lo que hacen las moscas".
La investigación tiene implicaciones más amplias para el campo de la ecología del movimiento, que estudia cómo las poblaciones se mueven alrededor del mundo, esencialmente cambiando la biomasa para que la coman otros animales. De hecho, durante sus primeros experimentos previos a la liberación para detectar poblaciones locales de Drosophila,El equipo atrapó varias veces una especie invasora de mosca, la Drosophila de alas manchadas Drosophila suzukii, que causa importantes daños agrícolas en la costa oeste.
"Colocamos estas trampas en el medio de la nada, no en el Valle Central, donde habría campos de alimentos, y aún así encontramos estas plagas agrícolas cruzando", dice Dickinson. "Da un poco de miedo ver qué tan lejos estoslas especies introducidas pueden viajar utilizando estrategias de navegación sencillas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Original escrito por Lori Dajose. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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