Kuinka mato nappaa lentävän kärpäsen

Tutkijat ovat havainneet, että pieni mato, joka hyppää korkealle ilmaan – jopa 25 kertaa oman ruumiinpituutensa verran – napatakseen lentävät hyönteiset, käyttäen staattista sähköä tähän hämmästyttävään saavutukseen.

Emoryn yliopiston ja Kalifornia Berkeley yliopiston tutkijoiden johtaman tutkimus selvittää tämän tempun olemuksen.

”Olemme tunnistaneet sähköstaattisen mekanismin, jota tämä mato käyttää osuakseen kohteeseensa, ja olemme osoittaneet tämän mekanismin merkityksen madon selviytymiselle”, sanoo Emoryn yliopiston fysiikan professori Justin Burton.

Tutkijat osoittivat, kuinka muutaman sadan voltin varaus, samanlainen kuin hyönteisen siipien ilmassa lyönnin synnyttämä, käynnistää madossa vastakkaisen varauksen, mikä luo vetovoiman. He tunnistivat sähköstaattisen induktion tämän prosessin ajavaksi varausmekanismiksi.

Monet tutkimukset ovat osoittavat, että staattisella sähköllä on ratkaiseva rooli joidenkin pienten organismien elämässä. Jo vuonna 2013 Ortega-Jiménez havaitsi, että hämähäkinseitit hyödyntävät lentävien hyönteisten varausta ja kietovat ne sähköstaattisesti ansaan niiden kulkiessa ohi.

Tässä artikkelissa tutkijat halusivat selvittää, miten sähköstaattiset voimat yhdessä aerodynamiikan kanssa vaikuttavat S. carpocapsae -madon onnistumisasteeseen kontaktin saamisessa lentävään hyönteiseen.

Nämä hyönteispatogeeniset sukkulamadot tappavat hyönteisiä symbioottisessa suhteessa bakteerien kanssa. Sitä käytetään yhä enemmän biologiseen tuholaistorjuntaan maataloudessa, ja tutkijat ympäri maailmaa selvittävät, miten sen tehokkuutta luonnollisena torjunta-aineena voitaisiin entisestään parantaa.

Kun mato havaitsee hyönteisen yläpuolella, se kiertyy lenkiksi ja syöksyy sitten ilmaan jopa 25 kertaa oman ruumiinpituutensa korkeuteen. Se vastaa ihmisen hyppäämistä kymmenkerroksisen rakennuksen korkeuteen.

Jos mato osuu kohteeseensa, se tunkeutuu hyönteisen kehoon luonnollisen aukon kautta. Sitten se levittää symbioottisia bakteerejaan, jotka tappavat hyönteisen 48 tunnin kuluessa. Isännän kuoleman jälkeen mato syö lisääntyviä bakteereja sekä hyönteisen kudosta ja munii. Hyönteisen ruumiissa voi esiintyä useita sukupolvia, ennen kuin nuoret madot ilmestyvät ympäristöön tartuttamaan muita hyönteisiä bakteereilla.

Tutkijat suunnittelivat kokeita selvittääkseen madon kykyyn muodostaa yhteys lentävään hyönteiseen liittyvää fysiikkaa.

Luonnossa lentävän hyönteisen siipien hankautuminen ilmassa olevia ioneja vasten voi tuottaa satoja voltteja. Fyysikkojen piti tietää kokeellisessa mallissa käytettyjen banaanikärpästen tarkka varaus ja ympäristön olosuhteet.

Ortega-Jiménez suoritti kymmeniä kokeita ja tallensi ne erityisellä suurnopeuskameralla, joka pystyy tallentamaan ihmissilmälle näkymättömien alle millimetrin kokoisten matojen ilmaradat 10 000 kuvan sekuntinopeudella.

Videoista tehty malli osoitti, että ilman sähköstaattista syöttöä vain yksi 19 madon lentoradoista saavutti onnistuneesti kohteen. Ja muutaman sadan voltin varaus – jollainen on yleinen lentävillä hyönteisillä – synnyttää hyppivässä madossa vastakkaisen varauksen ja lisää merkittävästi todennäköisyyttä, että se osuu ilmassa olevaan hyönteiseen. Jo 100 voltin varaus johti alle 10 prosentin todennäköisyyteen osua kohteeseen, kun taas 800 voltin varaus nosti onnistumisen todennäköisyyden 80 prosenttiin.

Aiheesta aiemmin:

Monipuolinen sähkön käyttäjä; sähköankerias

Staattisen sähkön tiede ei ole enää niin toivoton

Hämä-hämähäkki kiipes elektroniikkaan