För att bekämpa malaria återupplivar forskare ett forskningsområde som är både biologiskt och musikrelaterat. Vi pratar om vingklaffarnas frekvens. Vad kan en sådan kollision av till synes oförenliga discipliner leda till? Och varför ska folk lyssna på insekter?
Lidar-metoden
För detta planeras det att använda lidarmetoden. Dess väsen är att skapa laserstrålning mellan två objekt. När insekter flyger genom en laserstråle kommer ljuset från dem att reflekteras tillbaka i teleskop, vilket skapar data som forskare hoppas kunna identifiera olika arter. I en tid då insekter förstör grödor som kan föda befolkningen i flera länder och andra insekter bär sjukdomar som dödar hundratusentals människor varje år, har detta system av strålar och linser potential att förbättra miljontals liv.
Frekvensfunktioner
Naturligtvis är lasrar en viktig toppmodern teknik som används i lidarmetoden, men i sin kärna är den eleganta och hundra år gamla entomologiprincipen. Nästan alla typer av flygande insekter, från malar till myggor, har sin egen unika flikfrekvens. Honan av en myggslag klappar med sina vingar med en frekvens av 350 hertz, medan honan av en annan art har en ving-taktfrekvens på 550 hertz. På grund av denna skillnad är klaffen på en insekts vinge analog med ett mänskligt fingeravtryck. Och de senaste åren har det vetenskapliga området att studera frekvensen av insektsvingar genom renässansen, särskilt inom människors hälsa.
Kampanjvideo:
Hooks teknik
Långt före tillkomsten av lasrar och datorer tänkte man på vingklaffarna i en auditiv (eller till och med musikalisk) mening. En uppmärksam lyssnare kunde matcha surrandet av en viss insekt med en ton på pianot. Det är precis vad naturfilosofen Robert Hook gjorde på 1600-talet. Han kunde berätta hur många vingslag en viss insekt gör genom att jämföra dess ljud med ljudet från en viss ton. Men det faktum att Hook endast förlitade sig på sin egen hörsel skapade oöverstigliga svårigheter att överföra hans kunskap till andra människor. Kunskap sprids vanligtvis genom vetenskapliga tidningar, brev och teckningar av representanter för olika arter, så entomologer litade mer på deras syn än på att höra. Under en lång tid hade detta vetenskapliga område ett mycket, mycket snävt fokus.
Förnyat intresse
Men på 1900-talet började forskare ta ett nytt intresse för detta område, eftersom det viktigaste sättet att bestämma frekvensen av vingslag blev visuellt. Det var den kronografiska metoden, tack vare vilken en serie fotografier skapades med hög bildhastighet. Men denna metod hade sina begränsningar, så många forskare trodde att Hooks metod fortfarande var den bästa. Bland dem var Olavi Sotavalta, en finsk entomolog som var begåvad med perfekt hörsel. Som en kompositör med perfekt hörsel, som kunde transkribera ett musikstycke efter örat, kunde Sotavalta bestämma den exakta tonen i en myggs vingar utan behov av ett piano.
Modern metod
Nu, tack vare högteknologi som använder lidarmetoden, kan du spela in upp till fyra tusen bilder per sekund. Senare använder forskare en speciell algoritm som bestämmer vingarnas klaff på dessa ramar, beräknar deras frekvens och därmed bestämmer insekts "fingeravtryck". Med andra ord, den här metoden uppnår vad Sotavalta lyckades uppnå med sin perfekta hörsel, men nu kan dessa data bearbetas och överföras till andra forskare.
Experimentproblem
Naturligtvis finns det olika problem i samband med detta experiment. Till exempel när folk i området där det hölls började laga mat, det fanns rök i luften, vilket inte tillät adekvat bedömning av insekter och insekterna själva uppförde sig inte som vanligt. Men på ett eller annat sätt har forskare fått ganska tydliga resultat. Men det är en sak att se en insekts flykt på apparatens diagram, och det är en helt annan sak att säga till datorn "Snälla, bestäm lämplig frekvens för mig." Till skillnad från Sotavalta, som var engagerad i att observera enskilda enskilda insekter, fick forskare i detta experiment data om tusentals insekter, och samtidigt försökte de analysera all denna information samtidigt. Forskare spenderade cirka tolv tusen dollar på sitt första experiment med hjälp av lidarmetoden. Är det verkligen värt att spendera sådana summor pengar? Hade det inte varit bättre att använda dem för andra behov? Som resultaten visar var experimentet inte meningslöst eller värdelöst, det visade sig vara mer än framgångsrikt, även om allt fler svårigheter uppstod inför forskare om och om igen. Nu kan de till exempel känna igen frekvensen av myggvingar som bär den fruktansvärda och ofta dödliga sjukdomen av malaria.
Varför behövs detta?
Malaria är ett av de tydligaste exemplen på hur insekter kan hota människors hälsa. Det finns dock många fler sätt insekter kan skada människor. Insekter är bärare av mikrobiella sjukdomar. De har också en mycket allvarlig inverkan på jordbruket. Enligt FN: s livsmedels- och jordbruksorganisation dödar insekter ungefär en femtedel av jordens skörd. Med andra ord, om jordbrukare hade bättre sätt att kontrollera gräshoppor och olika skalbaggar, kunde de mata hundratals miljoner till. Bekämpningsmedel minskar skadan som skadas av insekter, men om de används urskillningslös, vilket ofta görs, kan de också skada både människor och nyttiga insekter. Till exempel,Människor är starkt beroende av bin, malar och fjärilar som pollinerare, men en studie från 2016 visade att cirka 40 procent av ryggradslösa pollineringsarter är hotade. Det är på grund av detta förhållande med insekter som människor behöver leta efter bättre sätt att identifiera arter. Enkelt uttryckt måste människor lära sig att identifiera vilka buggar som skadar dem och vilka som är fördelaktiga.
Vad kommer härnäst?
Studien av insektsvingeslagfrekvensen har förändrats dramatiskt sedan Olavi Sotavaltas tid, som använde sin perfekta hörsel för att identifiera insekter med hjälp av ljudet. På många sätt liknar dock den här banbrytande studien vad den finska entomologen gjorde. Liksom Sotavalta försöker moderna forskare kombinera flera discipliner samtidigt, i detta fall fysik och biologi, lidar och entomologi, för att lära sig att bestämma sekvenser i naturen. Men de har fortfarande mycket arbete framåt. I ett kommande vetenskapligt arbete, som forskare kommer att publicera, kommer de att försöka ansluta prickarna mellan ljus, laser och insekter. De kommer sedan att försöka demonstrera att insektsvingande klaffforskning kan hjälpa människor att kontrollera malaria och andra sjukdomar samt bekämpa insekter.som förstör grödor. Det här är inte ett jobb på flera månader. Detta är ett projekt som kan ta flera år. Men målen är mer än ädla, och de första resultaten har redan uppnåtts, så forskare vet i vilken riktning de ska gå för att uppnå maximal effekt.
Marina Ilyushenko
