Завидя хищников или препятствие на своём пути, крошечные плодовые мушки вида Drosophila hydei реагируют, как асы-пилоты истребителей: они используют быстрые виражи, чтобы уклониться от столкновения.
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 учёные синхронизировали три высокоскоростные камеры, сосредоточенные на небольшой цилиндрической ёмкости, 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 видеосъёмки нужен яркий свет, а обычное освещение ослепило бы животных). 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 манёвренным самолётам-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 полёта). В ходе манёвра 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 D. hydei, по размерам не превосходящие семена кунжута, полагаются на быстро реагирующую зрительную систему для обнаружения приближающихся хищников.
"Мозг насекомого на лету выполняет очень сложный расчёт за короткий промежуток времени: мушка определяет и где таится опасность, и какой манёвр лучше применить для успешного избежания неприятностей, – говорит Дикинсон. – Как такой маленький мозг способен генерировать такие замечательные поведенческие реакции? Её 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 полёта для насекомых. Дрозофила будет находиться в состоянии покоя, но при этом для неё будет создана иллюзия, будто она летит. В этот момент учёные будут отслеживать, какие нейроны активируются, когда мушке необходимо избежать внезапно появляющиеся на её пути объекты.
Также по теме:
Рентгеновская 3D-съемка раскрыла движения мышц насекомых в полете
Зрительные системы млекопитающих и мушки изучили в умопомрачительных деталях
Исследование плавников и крыльев выявило общие закономерности движения
Нанокостюм защищает насекомых от космического вакуума
Сексуально удовлетворённые дрозофилы живут дольше
Больные плодовые мушки выбирают самолечение алкоголем
