なぜショウジョウバエはあなたが思っているより賢いのか

ショウジョウバエ、または クロハラミバエショウジョウバエは、生物学的プロセスの研究に安価でアクセスしやすいプラットフォームを提供するため、最も広く研究されている生物の 1 つです。 ショウジョウバエは人間と何ら変わらないように見えますが、病気の原因となる遺伝子の 75% を私たちと共有しているため、科学者は人間の病気をより深く理解するためにショウジョウバエを利用してきました。

研究者たちは、これらの小さな昆虫が、風の強い環境で食料源を見つけるために「サーチアンドダッシュ」として知られる意図的な戦略を実行していることを長い間文書化してきました。 この技術を使用して、ショウジョウバエはおいしいものの匂いを嗅ぎつけ、風上に向かって飛び立ち、匂いを追跡し、匂いを失ったら再び匂いを見つけるために左右に飛び立ちます。

科学者らは、風に乗って匂いを感じたからといって、その匂いが近くにあることを意味するわけではないと説明した。 風が遠くから香りを運んできたのかもしれません。 そのため、トスアンドダッシュテクニックは、風に乗って香りの起源を追跡する効果的な方法となります。

では、風がないときはどうなるのでしょうか？

「彼らは別のトリックを仕込んでいる」と、この研究には関与していないルンド大学の感覚生物学准教授マルクス・ステンズマイヤー氏は語った。

風がないときのコツ: ハエは円を描くように下向きに動きます。 著者らは、ハエが匂いに遭遇し、静止した空気の中でそれを失うと、匂いの原因を見つけようとして下を向くことを発見した。

この行動は衝撃的なものではないかもしれません。ハエの漫画のほとんどは、臭い食べ物の山を旋回している様子を描いています。 しかし、科学者らが静止空気環境でショウジョウバエがどのように行動するかを文書化したのはこれが初めてであり、確立された人間の直観が裏付けられた。

静止した空気の中で匂いを嗅ぐと、その発生源が近くにある可能性があることがわかり、シンク アンド サークル アプローチがより有効になります。

一部の研究者は、イヌとネズミが匂いに近づくために高音と低音の匂いを嗅ぐときに同様の行動を示すと示唆しています。

研究を行うために、著者らはまず、風のない環境でハエの嗅覚を刺激する方法を見つけ出す必要があった。 しかし、風を使わずにどうやって香りを届けるのでしょうか？ この研究の筆頭著者であり、ネバダ大学リノ校の生物学と工学の博士研究員であるデイビッド・ストゥプスキー氏は、科学者のアプローチを次のように説明した。 「嗅覚の仮想現実」としてのアプローチ。

研究者らは、本質的にハエの鼻である触角に光活性化ニューロンを備えた遺伝子組み換えハエを使用した。 その結果、研究者らは実際の匂いの代わりに赤い光のフラッシュを使ってハエの嗅覚を刺激することができた。 光ベースのアプローチにより、研究者らは、宇宙で位置を特定するのが難しい、制御された匂い雲を送り出すことに伴う困難を回避することができました。

研究者らは、照明のオン/オフを簡単に切り替えて、匂いの代わりに光を正確に届けることができました。 研究者らは、ハエの動きを三次元で追跡するために12台のカメラを備えた特別に設計された風洞で研究を実施した。 飛行中の昆虫を自然な状態で観察することは非常に困難です。そのため、移動が 3 次元ではなく 2 次元にわたるウォーキング ハエについて多くの研究が行われています。

著者らは、ショウジョウバエが空気の状況に応じて異なる動きをすることを観察した後、ショウジョウバエは風の存在と方向を感知できると結論付けました。

「運転中に車の窓から顔を出したら、風があるかどうかわかりますか？」 この研究の主任研究員で機械工学の助教授であるフロリス・ファン・ブリューゲル氏は尋ねた。 空中を移動中にそよ風を感知するのは難しいですが、ショウジョウバエはとにかくそれが得意です。

著者らは、ハエは匂いを嗅ぐと速度を落とし、向きを変え、風があるかどうか、そしてその匂いがどこから来ているかを判断すると示唆している。

「これは、この非常に小さな、そしておそらく単純な脳の中で起こっている非常に複雑な計算プロセスです」と、この研究には関与していないカリフォルニア工科大学の神経科学教授エリザベス・ホンは述べた。

ローザンヌ大学の教授で神経科学の専門家であるリチャード・ベントン氏によると、ショウジョウバエがどのように匂いを追跡するかを理解することは、科学者が蚊などの有害な害虫をより深く理解するのに役立つ可能性があるという。 科学者たちは、病気の伝播を減らすために、蚊が人間を見つけて捕食する能力を阻止することに特に関心を持っています。

嗅覚は、閉鎖空間内の化学物質の漏洩源を見つけるために設計された次世代の追跡装置に情報を提供する可能性もあります。

おそらくこの研究はショウジョウバエに対して一定の敬意を払うことができるだろう。 結局のところ、このハエは、風のない家の中で匂いを追跡することで、人間とともに繁栄する方法を見つけ出したのです。

「彼らの脳は小さいですが、それを使って多くのことを行っています」とベントン氏は言う。