Et myggenes hemmelige våben:en let berøring og stærke vinger

Forskere har fundet nøglen til myggenes stealth start:De skubber næsten ikke af, når de tager en hurtig flugt, men stol i stedet på stærke og hurtige vingeslag for hurtigt at komme i vejret uden at nogen bemærker det.

Teknikken står i skarp kontrast til andre insekter, som fluer, som først skubber af og derefter begynder at slå febrilsk på vingerne, tumler ofte ukontrolleret i processen. Den stærke pushoff giver væk deres placering, imidlertid, giver os mulighed for at slå dem lettere, end vi kan slå en myg.

"Myg tager for det meste væk med deres vinger og skubber af med benene meget, meget let, eller måske slet ikke, " sagde Sofia Chang, et University of California, Berkeley kandidatstuderende, der skændtes og fodrede malariamyg for at studere deres start. "Hvis de skulle skubbe meget mere af med deres ben, de ville ikke skulle producere så meget løft med deres vinger. Men hvis de løfter bare med deres vinger, du vil ikke mærke dem komme af din hud."

Myg er i stand til at tage disse snigende takeoffs med en tom mave eller en fyldt med et blodmåltid, som næsten fordobler deres vægt, hun sagde.

Arbejder i Florian Muijres laboratorium ved Wageningen Universitet i Holland, Chang cyklede gennem 600 myg, mens holdet perfektionerede sit setup til at filme myggestarter med tre højhastighedskameraer, der optog ved 125, 000 billeder i sekundet. Chang gav dem først blod fra sin egen arm, før Wageningen University entomolog Jeoren Spitzen lånte projektet sin entomologiske ekspertise og udstyr til at fodre dem kunstigt.

Hendes hold brugte myggearten Anopheles coluzzii - som kan bære malaria, men som blev holdt steril under eksperimentet - i håb om at finde spor til flyvemanøvrer, der kunne bruges mod dem.

"Disse undersøgelser kan også give tips om, hvordan man bygger meget, meget små robotter. Det er et felt, hvor miniaturisering er en hellig gral, " sagde Chang.

Hun og hendes kolleger, herunder UC Berkeleys integrative biologiprofessorer Robert Dudley og Mimi Koehl, var primært interesseret i, hvordan insekter ændrer deres start, når de bærer ekstra vægt, som et blodmåltid. Højhastighedskameraerne fangede skarpe silhuetter af myggene og deres bankende vinger, som Muijres var i stand til at omdanne til tredimensionelle gengivelser af vingeslagene for at hjælpe med at beregne løft og andre aerodynamiske kræfter. Af de mange filmede myg, 63 videoer blev analyseret i undersøgelsen:32 af blodfyldte myg, 31 ufodret.

Chang, Muijres og Wouter van Veen var overraskede over at finde ud af, at myggene begyndte at slå deres vinger omkring 30 millisekunder før afgang ved hjælp af en ekstraordinær høj - og irriterende klynkende - vingeslagsfrekvens på omkring 600 slag i sekundet. Andre insekter af samme størrelse slår deres vinger omkring 200 gange i sekundet.

De opdagede også, at insekterne udnyttede deres usædvanligt lange ben til at forlænge dem forsigtigt og skubbe langsomt ned over de 30 millisekunder før start, løftede sig fri med knap et rebound. Da Chang og Muijres beregnede vingernes bidrag til starten, de var imponerede over, at de bidrog med mindst 60 procent af den kraft - og muligvis hele den kraft - der skulle til for at løfte en velnæret myg af huden.

"I stedet for at gå hurtigt, de tager sig tid, men de accelererer hele tiden, så de når en sluthastighed, der stort set svarer til frugtfluer, " sagde Chang. "Det er noget, der kan være unikt for myg, og måske endda unikke for blodfødere."

Banan fluer, holdet fandt, udøvede næsten fire gange den kraft, som myg udøvede under takeoff. Medforfatter Bart Biemans sammenlignede anatomien af ​​myggenes og frugtfluernes benmuskler og fandt ud af, at myggene manglede de hurtige spark-muskler, der findes i frugtfluerne, formentlig "fordi [myg] skal producere en lavere kraft ved pushoff, " sagde Muijres.

"Disse videoer afslørede, at hunmyg, der bærer blodmåltider, genererer det ekstra løft, de har brug for at tage af med så tunge belastninger, ved at feje deres vinger over en større afstand under hvert vingeslag, end myg, der ikke bærer byrder, " bemærkede Koehl.

Holdet planlægger derefter at se på myggelandinger, som er lige så snigende, og sammenligne dem med start og landing af andre blodsugende insekter og ikke-blodsugende myg, for at afgøre, om de udøver en tilsvarende let berøring.