Hur kan larverna av svarta soldatflugor äta så mycket, så snabbt, trots sin lilla storlek? Forskare vid Georgia Tech har studerat detta ”kollektiva ätbeteende” och funnit att en strategi för att maximera larvernas matningshastighet är att bilda maggot ”fontäner”. Forskarna beskrev resultaten i en nyligen publicerad artikel i Journal of the Royal Society Interface, tillsammans med en underhållande video som visar en svärm larver som äter en hel pizza på bara två timmar.
”Det här är första gången, så vitt jag vet, som vi verkligen har försökt kvantifiera hur mycket de kan äta och hur de kan göra det”, säger doktorand och medförfattare Olga Shishkov, som demonstrerade forskningen i lördags vid American Association for the Advancement of Science-mötet i Washington, DC. Det är inte första gången som hon har haft roligt att demonstrera maggotternas rejäla aptit på kreativa sätt: förra året videofilmade hon hur de slukade en hjärtformad munk på Alla hjärtans dag.
Shishkovs handledare är David Hu, som driver ett laboratorium för biologisk rörelse vid Georgia Institute of Technology, där han studerar hur olika varelser rör sig. Han är kanske mest känd för sitt arbete med eldmyror, men hans labb studerar också kattungor, vattenriddare, ormar, olika klättrande insekter, myggor och naturligtvis larver av svarta soldatflugor.
Shishkov drogs till att studera varelsernas kollektiva dynamik på grund av sin bakgrund inom strömningsmekanik. ”Jag var intresserad av att se om jag kunde tillämpa den teknik för flödesmekanik som jag känner till för att studera hur djur rör sig”, säger hon, med förhoppningen att en dag kunna tillämpa de principer som hon upptäcker på robotteknik.
Laboratoriet fick sina larver av svarta soldatflugor från ett nystartat företag som heter Grubbly Farms i Atlanta och som föder upp dem som en hållbar källa till kyckling- och fiskfoder. Larverna äter matavfall, särskilt frukt och grönsaker, och kan sluka två gånger sin kroppsvikt varje dag. Eftersom människor producerar 1,4 miljarder ton matavfall varje år är dessa larver en möjlig lösning för att hantera det. Larverna äter konsumenternas matavfall och matas i sin tur till kyckling och fisk. Det är en vinst för alla.
En hög med larver är både liten och tätt packad, vilket gör den lite av en utmaning att studera. För matningsexperimenten placerades larverna i ett 10-gallon akvarium med kameror placerade i toppen och botten för att fånga matningsruset i aktion. Sedan använde Shishkov och hennes medarbetare en teknik som kallas particle image velocimetry för att spåra flödet av kreaturen för att få en uppfattning om vad som verkligen pågick i den hungriga horden.
De fann att ytan på det födoämne som erbjöds, till exempel en pizza, begränsar hur många larver som kan äta samtidigt. Larverna tar också ofta pauser från sin matningsfrenesi och blockerar ändå sina medlarver från att gå in på sin måltid. De andra hungriga djuren kringgår detta beteende genom att generera ett fontänliknande beteende: ”Nya larver kryper in underifrån och ’pumpas’ ut uppifrån”, skriver författarna. Shishkov et al. utvecklade sedan en matematisk modell för att förutsäga ätfrekvensen.
Det finns ytterligare en praktisk avknoppning från denna forskning. Larver av svarta flugor föds upp i jättelika behållare, vilket kan vara ett problem med tanke på deras höga ämnesomsättning. De kan lätt överhettas när de äter. I naturen kan de bara krypa iväg, men deras rörlighet är mycket mer begränsad i behållarna, och en hel koloni kan lätt överhettas och dö. Därför luftkonditionerar larvodlarna hela lagret där djuren föds upp. Det är dyrt och ineffektivt, och därför har Shishkov et al. också uppfunnit en luftningsbädd (patentansökan pågår) som blåser kall luft genom larvernas matningsmassa. Detta hindrar dem från att överhettas och ser till att jordbrukarna ändå får höga skördar.
DOI: Journal of the Royal Society Interface, 2019. 10.1098/rsif.2018.0735 (Om DOIs).