Hogyan tudnak a fekete katonalégy lárvái apró méretük ellenére olyan sokat és olyan gyorsan enni? A Georgia Tech tudósai tanulmányozták ezt a “kollektív táplálkozási” viselkedést, és megállapították, hogy a lárvák táplálkozási sebességének maximalizálására szolgáló egyik stratégia a kukac-“szökőkutak” kialakításában rejlik. A tudósok a Journal of the Royal Society Interface című folyóiratban nemrégiben megjelent tanulmányban ismertették az eredményeket, egy szórakoztató videóval együtt, amely egy egész pizzát elfogyasztó lárvapárt mutat be mindössze két óra alatt.
“Ez az első alkalom, amennyire tudom, hogy valóban megpróbáltuk számszerűsíteni, mennyit tudtak enni, és hogyan képesek ezt megtenni” – mondta Olga Shishkov végzős hallgató és társszerző, aki szombaton Washingtonban, az Amerikai Tudományos Társaság a Tudomány Fejlődéséért találkozóján mutatta be a kutatást. Nem ez az első alkalom, hogy kreatív módon mutatja be a kukacok kiadós étvágyát: tavaly Valentin-nap alkalmából videóra vette, ahogy az élőlények egy szív alakú fánkot falnak fel.
Shishkov tanácsadója David Hu, aki a Georgia Institute of Technology biolocomotion laboratóriumát vezeti, ahol különböző élőlények mozgását tanulmányozzák. Ő talán a legismertebb a tűzhangyákkal végzett munkájáról, de laboratóriuma macskanyelvet, vízi futókat, kígyókat, különböző mászó rovarokat, szúnyogokat és természetesen a fekete katona légy lárváit is tanulmányozza.
Shishkovot a folyadékmechanikai háttere miatt vonzotta az élőlények kollektív dinamikájának tanulmányozása. “Érdekelt, hogy az általam ismert áramlástani technikákat alkalmazhatom-e az állatok mozgásának tanulmányozására” – mondta, abban a reményben, hogy egy nap az általa felfedezett elveket a robotikában is alkalmazhatja.
A laboratórium a fekete katona légy lárváit egy atlantai startup cégtől, a Grubbly Farms-tól kapta, amely fenntartható csirke- és haltakarmányforrásként neveli őket. A lárvák élelmiszerhulladékot, különösen gyümölcsöket és zöldségeket esznek, és naponta képesek testsúlyuk kétszeresét felfalni. Mivel az emberek évente 1,4 milliárd tonna élelmiszerhulladékot termelnek, ezek a lárvák egy lehetséges megoldást jelentenek ennek kezelésére. A kukacok megeszik a fogyasztói élelmiszerhulladékot, és sorban a csirkékkel és a halakkal etetik őket. Mindenki jól jár.
A lárvák halma egyszerre kicsi és sűrűn tömörített, így a tanulmányozásuk egy kis kihívást jelent. A táplálkozási kísérletekhez a lárvákat egy 10 gallonos akváriumba helyezték, amelynek tetejére és aljára kamerákat helyeztek, hogy megörökítsék a táplálkozási őrületet akció közben. Ezután Shishkov és munkatársai egy részecske-képsebességmérésnek nevezett technikával követték az élőlények áramlását, hogy képet kapjanak arról, mi is történik valójában az éhes hordában.
Megállapították, hogy a felkínált táplálék, például egy pizza felülete korlátozza, hogy hány lárva tud egyszerre táplálkozni. A lárvák gyakori szüneteket is tartanak a táplálkozási mámorban, és mégis megakadályozzák lárvatársaikat abban, hogy az étkezésükre költözzenek. A többi éhes élőlény ezt a viselkedést szökőkútszerű viselkedés generálásával kerüli meg: “az új lárvák alulról kúsznak be, és felülről “pumpálják” ki őket” – írják a szerzők. Shishkov és társai ezután egy matematikai modellt dolgoztak ki az evés arányának előrejelzésére.
A kutatásnak van még egy gyakorlati hozadéka. A fekete légy lárvákat óriási tárolókban nevelik, ami nagy anyagcseréjük miatt problémát jelenthet. Könnyen túlhevülhetnek táplálkozás közben. A természetben egyszerűen el tudnak kúszni, de a tárolókban sokkal korlátozottabb a mozgásuk, és egy egész kolónia könnyen túlmelegedhet és elpusztulhat. Ezért a lárvatartók légkondicionálják az egész raktárat, amelyben az állatokat nevelik. Ez költséges és nem hatékony, ezért Shishkov és társai feltaláltak egy levegőztető ágyat is – a szabadalom folyamatban van -, amely hűvös levegőt fúj át a lárvák táplálkozó tömegén. Ez megakadályozza, hogy túlhevüljenek, és biztosítja, hogy a gazdák továbbra is magas terméshozamot kapjanak.
DOI: Journal of the Royal Society Interface, 2019. 10.1098/rsif.2018.0735 (A DOI-ról).