Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Lalat Buah Lapar Adalah Penerbang Ultramarathon Ekstrim

Pada tahun 2005, seorang pelari ultramarathon berlari terus menerus sejauh 560 kilometer (350 mil) dalam 80 jam, tanpa tidur atau berhenti. Jarak ini kira-kira 324.000 kali panjang tubuh pelari. Namun prestasi ekstrem ini tidak ada artinya jika dibandingkan dengan jarak relatif yang dapat ditempuh lalat buah dalam satu penerbangan, menurut penelitian baru dari Caltech .
IMAGES
Gambar: ilmubudidaya.com

Ilmuwan Caltech kini telah menemukan bahwa lalat buah dapat terbang hingga 15 kilometer (sekitar 9 mil) dalam sekali perjalanan - 6 juta kali panjang tubuhnya, atau setara dengan lebih dari 10.000 kilometer untuk rata-rata manusia. Dibandingkan dengan panjang tubuh, ini lebih jauh dari pada banyak spesies burung yang bermigrasi dalam sehari. Untuk mengetahui hal ini, tim melakukan eksperimen di dasar danau kering di Gurun Mojave California, melepaskan lalat dan memikat mereka ke dalam perangkap yang berisi jus fermentasi untuk menentukan kecepatan tertinggi mereka.

Penelitian dilakukan di laboratorium Michael Dickinson, Esther M. dan Abe M. Zarem Profesor Bioteknologi dan Aeronautika serta pejabat eksekutif untuk biologi dan teknik biologi. Sebuah makalah yang menjelaskan penelitian tersebut muncul di jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences pada 20 April.

Pekerjaan ini dimotivasi oleh paradoks lama yang diidentifikasi pada tahun 1940-an oleh Theodosius Dobzhansky dan pelopor genetika populasi lainnya yang mempelajari spesies Drosophila di Amerika Serikat Barat Daya. Dobzhansky dan yang lainnya menemukan bahwa populasi lalat yang dipisahkan oleh ribuan kilometer tampak jauh lebih mirip secara genetik daripada yang dapat dijelaskan dengan mudah oleh perkiraan mereka tentang seberapa jauh lalat kecil dapat benar-benar melakukan perjalanan. Memang, ketika ahli biologi akan melepaskan lalat di luar ruangan, serangga sering kali hanya berdengung dalam lingkaran dalam jarak pendek, seperti yang mereka lakukan di dapur kita.

Apakah lalat berperilaku berbeda saat berada di alam liar, mencari makanan? Pada tahun 1970-an dan 1980-an, sekelompok ahli genetika populasi berusaha mengatasi paradoks ini dengan melapisi ratusan ribu lalat dalam bubuk fluoresen dan melepaskannya pada suatu malam di Death Valley. Hebatnya, kelompok tersebut mendeteksi beberapa lalat berpendar dalam ember berisi pisang yang membusuk hingga jarak 15 kilometer keesokan harinya.

"Eksperimen sederhana ini menimbulkan begitu banyak pertanyaan," kata Dickinson. "Berapa lama waktu yang mereka perlukan untuk terbang ke sana? Apakah mereka baru saja tertiup angin? Apakah itu kecelakaan? Saya telah membaca makalah itu berkali-kali dan merasa sangat menginspirasi. Tidak ada yang mencoba mengulangi eksperimen dengan cara yang akan memungkinkan untuk mengukur apakah lalat terbawa angin, seberapa cepat mereka terbang, dan seberapa jauh mereka dapat benar-benar pergi. "

Untuk mengukur bagaimana lalat menyebar dan berinteraksi dengan angin, tim merancang eksperimen "lepas dan tangkap kembali". Dipimpin oleh mantan sarjana postdoctoral Kate Leitch, tim melakukan beberapa perjalanan ke Coyote Lake, sebuah danau kering 140 mil dari Caltech di Gurun Mojave, dengan ratusan ribu lalat buah lab umum, Drosophila melanogaster, di belakangnya.

Tujuannya adalah untuk melepaskan lalat, memancingnya ke dalam perangkap di lokasi yang ditentukan, dan mengukur berapa lama serangga tersebut terbang ke sana. Untuk melakukan ini, tim memasang 10 "perangkap bau" dalam cincin melingkar, masing-masing terletak di sepanjang radius satu kilometer di sekitar lokasi pelepasan. Setiap perangkap berisi campuran jus apel dan ragi sampanye yang menggiurkan, kombinasi yang menghasilkan karbon dioksida dan etanol, yang sangat menarik bagi lalat buah. Perangkap juga masing-masing memiliki kamera, dan dibuat dengan katup satu arah sehingga lalat bisa merangkak ke dalam perangkap menuju koktail tetapi tidak mundur. Selain itu, para peneliti membuat stasiun cuaca untuk mengukur kecepatan dan arah angin di lokasi pelepasan selama setiap percobaan; ini akan menunjukkan bagaimana penerbangan lalat dipengaruhi oleh angin.

Agar tidak mengganggu performa penerbangan, tim tidak melapisi lalat dengan pengenal seperti bubuk fluoresen. Jadi, bagaimana mereka tahu bahwa mereka menangkap lalat buah mereka sendiri? Sebelum pelepasan, tim pertama kali menempatkan perangkap dan memeriksanya dari waktu ke waktu, dan menemukan bahwa meskipun D. melanogaster ditemukan di peternakan kurma di Mojave, mereka sangat langka di Danau Coyote.

Lalat yang dilepaskan oleh tim awalnya dikumpulkan di kios buah dan kemudian dibesarkan di laboratorium, tetapi mereka tidak dimodifikasi secara genetik dengan cara apa pun. Tim melakukan percobaan setelah mendapat izin dari Biro Pengelolaan Lahan.

Pada saat percobaan, tim mengarahkan ember-ember lalat ke tengah lingkaran jebakan. Ember itu berisi banyak gula, sehingga serangga akan mendapatkan energi penuh untuk penerbangan mereka; namun, mereka tidak mengandung protein, sehingga lalat memiliki dorongan yang kuat untuk mencari makanan kaya protein. Tim memperkirakan lalat tidak akan bisa mencium perangkap dari tengah cincin, memaksa mereka untuk membubarkan dan mencari.

Pada waktu yang tepat, seorang anggota tim di tengah lingkaran membuka ember secara bersamaan dan dengan cepat melepaskan lalat.

"Orang yang tetap berada di tengah ring untuk membuka tutup semua ember menyaksikan tontonan yang luar biasa," kata Leitch. "Indah sekali. Ada begitu banyak lalat - begitu banyak sehingga Anda kewalahan oleh dengung yang menderu-deru. Beberapa di antaranya akan mendarat di atas Anda, sering kali merangkak di mulut, telinga, dan hidung Anda."

Tim mengulangi eksperimen ini dalam berbagai kondisi angin.

Lalat buah pertama membutuhkan waktu sekitar 16 menit untuk menempuh jarak satu kilometer untuk mencapai perangkap, sesuai dengan kecepatan sekitar 1 meter per detik. Tim menafsirkan kecepatan ini sebagai batas bawah (mungkin lalat pertama ini telah berputar-putar sedikit setelah dilepaskan atau tidak terbang dalam garis lurus sempurna). Penelitian sebelumnya dari laboratorium menunjukkan bahwa lalat buah yang kenyang memiliki energi untuk terbang terus menerus hingga tiga jam; memperkirakan, tim menyimpulkan bahwa D. melanogaster dapat terbang kira-kira 12 sampai 15 kilometer dalam satu penerbangan, bahkan menjadi angin sepoi-sepoi, dan akan melangkah lebih jauh jika dibantu oleh angin sepoi-sepoi. Jarak ini kira-kira 6 juta kali panjang tubuh rata-rata lalat buah (2,5 milimeter, atau sepersepuluh inci). Sebagai analogi, ini akan seperti rata-rata manusia yang menutupi lebih dari 10,000 kilometer dalam satu perjalanan - kira-kira jarak dari Kutub Utara ke khatulistiwa.

"Kemampuan penyebaran lalat buah kecil ini sangat diremehkan. Mereka dapat melakukan perjalanan sejauh atau lebih jauh dari kebanyakan burung yang bermigrasi dalam satu penerbangan. Lalat ini adalah organisme model laboratorium standar, tetapi mereka hampir tidak pernah dipelajari di luar laboratorium dan jadi kami tidak tahu banyak tentang kemampuan penerbangan mereka, "kata Dickinson.

Pada tahun 2018, laboratorium Dickinson menemukan bahwa lalat buah menggunakan matahari sebagai penanda untuk terbang dalam garis lurus mencari makanan; terbang berputar-putar tanpa tujuan bisa mematikan, jadi ada manfaat evolusioner untuk bisa menavigasi secara efisien. Setelah menyelesaikan eksperimen pelepasan yang dijelaskan dalam studi ini, tim mengusulkan model yang menyarankan bahwa setiap lalat memilih arah secara acak, menggunakan matahari untuk terbang lurus ke arah itu, dan dengan hati-hati mengatur kecepatan maju sambil membiarkan dirinya diterbangkan ke samping oleh. angin. Hal ini memungkinkannya untuk menempuh jarak sejauh mungkin dan meningkatkan kemungkinan ia akan menemukan segumpal bau dari sumber makanan.Tim membandingkan model mereka dengan model tradisional penyebaran serangga acak dan menemukan bahwa model mereka dapat menjelaskan hasil pelepasan di gurun lebih akurat karena kecenderungan lalat untuk mempertahankan pos konstan setelah dilepaskan.

Meskipun D. melanogaster telah berevolusi bersama dengan manusia, penelitian ini menunjukkan bahwa otak lalat masih mengandung modul perilaku kuno. Dickinson menjelaskan: "Untuk hewan apa pun, jika Anda menemukan diri Anda di antah berantah dan tidak ada makanan, apa yang Anda lakukan? Apakah Anda hanya melompat-lompat dan berharap menemukan buah? Atau apakah Anda berkata - 'Oke, saya' Saya akan memilih arah dan pergi sejauh yang saya bisa ke arah itu dan berharap yang terbaik. ' Eksperimen ini menunjukkan bahwa itulah yang dilakukan lalat. "

Penelitian ini memiliki implikasi yang lebih luas untuk bidang ekologi pergerakan, yang mempelajari bagaimana populasi bergerak di seluruh dunia, pada dasarnya menggeser biomassa untuk dimakan hewan lain. Faktanya, selama percobaan pra-pelepasliaran awal untuk memeriksa populasi lokal Drosophila, tim beberapa kali menangkap spesies lalat invasif, Drosophila (Drosophila suzukii) sayap berbintik, yang menyebabkan kerusakan pertanian yang signifikan di Pantai Barat.

"Kami memasang perangkap ini di antah berantah, bukan di Central Valley di mana akan ada ladang makanan, dan kami masih menemukan hama pertanian ini menyebar," kata Dickinson. "Agak menakutkan melihat sejauh mana spesies yang diperkenalkan ini dapat melakukan perjalanan menggunakan strategi navigasi sederhana."

Powered By NagaNews.Net