Udviklende fluer hopper uden ben

Forestil dig at hoppe 25 gange din kropslængde på kun 2,5 sekunder. Umulig, ret? Forestil dig nu at tage det spring uden at starte, lige stået ud af sengen...og uden ben. Selvom det er fuldstændig umuligt for mennesker at blive gravide, nogle larveinsekter på tværs af mange ordener, inklusive Hymenoptera, Lepidoptera, og Diptera – de sande fluer, kan gøre dette ved at bruge hele deres krop til at drive sig selv frem.

Grace Farley, laboratoriechef i Patek-laboratoriet på Duke University og præsenterende forfatter ved det årlige møde i Society of Integrative and Comparative Biology (SICB), forklarer. "Miglearverne (Cecidomyiidae:Asphondylia sp.) er en lille blød cylinder, der ligner en lille pust Cheeto, der normalt kravler rundt som en tommer orm." Imidlertid, midgelarverne kan også krølle sig sammen til en løkkeform, låse deres forreste ende ind i et fremspring lige under deres hovedsegment. En gang cirkulær, mygelarverne vil begynde at komprimere på grund af hævelse i den bagerste tredjedel af myggen. En gang her, myggen pumper sandsynligvis væske ind i det bageste kropsområde, forårsager opbygning af hydrostatisk tryk. Så whoosh! "Når låsen udløses, den hydrostatisk tryksatte bageste tredjedel af myggens krop fungerer som et ben, skubber ind i underlaget og sender myggen op i luften."

Under dette spring, en midgelarver kan nå en hastighed på 0,9 meter/sekund, accelerer ved ~18, 000 meter/sekund ² , og hoppe 20-30 gange sin kropslængde. Sammenlignet med andre benløse jumpere, såsom klikbillen, der accelererer med kun ~400 meter/sekund ² , midgelarverne accelererer meget hurtigere end andre springere. Også, udgangseffekten af ​​disse spring (~9, 000 Watt/kilogram som en konservativ beregning), demonstrere, at dette er en effektforstærket mekanisme. Dette betyder, at kraften produceret af disse hop ikke kan genereres af muskelkraft alene, da den langt overskrider de kendte grænser for insektmuskler (100 Watt/kilogram)! Låsen er en nøglemekanisme til at producere den ekstra kraft, som vi ser, da det tillader hydrostatisk tryk at opbygge og frigive på tidsskalaer meget kortere end produceret af muskler.

Men hvorfor gør de dette? Vi tænker typisk på organismer, der udvikler sig i lukkede rum, med lidt plads til at opføre sig eller bevæge sig; så hvorfor skulle denne fænomenale evne til at hoppe have udviklet sig? Nogle svar kan findes ved at undersøge livshistorien for nært beslægtede galdemygearter. Galdemyg formerer sig ved at lægge deres æg på planters blade. Værtsplanten opbygger en galde omkring de udviklende larver, give et relativt sikkert hjem. Larver holdes tilbage inde i galden, indtil de kommer ud af galden, falde til jorden, og spring for at finde et mere egnet levested til forpopning og modning.

De særlige midgelarver, som Farley et al. studerer, imidlertid, tilføje endnu et lag af kompleksitet. Arten, de bruger til at forstå hoppeadfærd, kommer ikke frem fra galden, før den er en fuldvoksen voksen, et stadie, hvor organismen har en helt anden kropsplan og ikke længere kan hoppe. Dette rejser interessante spørgsmål om, hvorfor netop denne art har evnen til at hoppe, hvis den typisk tilbringer hele sin larveudvikling indespærret i galden. "Denne adfærd kan være en evolutionær tilbageholdelse" siger Farley. "[Midge-larver] har muligvis ikke brug for denne adfærd længere, men har stadig evnen til at gøre det." Imidlertid, mekanismen for denne adfærd er meget robust, og det er meget sandsynligt, at det stadig tjener larverne på en eller anden måde. Det kan være vigtigt på grund af den høje rate af galdepredation, da evnen til at hoppe kan være et middel til at undgå rovdyr.

Chokerende, denne hydrostatiske mekanisme fungerer rigtig godt til blød kropsspring og ser ud til at blive brugt af mange Diptera, Hymenoptera og Lepidoptera larver, såvel som hos voksne organismer såsom nematodeorme. Farley er begejstret for at udvide vores forståelse af larvernes bevægelsesevner, og håber at fortsætte med at udforske udviklingen af ​​denne adfærd og mekanisme på tværs af mange arter.