مگس‌های میوه کوچک و سبک باید بدانند چه زمانی باد می‌وزد تا بتوانند خودشان را ثابت نگه دارند و از زمین خوردن یا پرتاب شدن از مسیر خود جلوگیری کنند. اما چگونه آنها متوجه می شوند که زمان آن رسیده است؟
طبق گزارش تیمی به سرپرستی دانشمندان موسسه فناوری کالیفرنیا (C altech) که در مجله نیچر گزارش داده اند، مگس ها یک جمعیت تخصصی از نورون ها را در آنتن های خود ایجاد کرده اند که نه تنها به آنها اطلاع می دهند که باد می وزد، بلکه همچنین جهتی که از آن می آید.
دیوید جی اندرسون، پروفسور راجر دبلیو اسپری، پروفسور زیست شناسی در کالتک و موسسه پزشکی هاوارد هیوز (HHMI) می گوید:رفتار مگس های میوه در مواجهه با یک نسیم سفت به خودی خود قابل توجه است. محقق. او توضیح می‌دهد: «ما متوجه شدیم که می‌توانید یک مگس مرده را با دمیدن جریان ملایم هوا بر روی آن متوقف کنید. جریان ثابت باد از روی حشره می گذشت. با این حال، هنگامی که باد متوقف می شود، مگس ها بلافاصله دوباره شروع به راه رفتن می کنند.
اما این پاسخ از دیدگاه علمی نیز جالب است، زیرا نشان‌دهنده یک واکنش دفاعی نسبتاً ساده و ذاتی است که دانشمندان می‌توانند برای درک اینکه چگونه چنین رفتارهایی در ژن‌های ما برنامه‌ریزی شده‌اند، از هم جدا شوند. اندرسون می‌گوید: «این چیزی بیش از حقه‌های احمقانه حیوانات خانگی با مگس‌های میوه است.»
"ما به سرعت متوجه شدیم که جالب است بپرسیم چگونه باد روی مگس ها عمل می کند و آنها را از راه رفتن باز می دارد. آنها چگونه باد را حس می کنند؟ چگونه این پیام را به مغز خود منتقل می کنند تا بدانند که حرکت را متوقف کنید در حالی که باد می وزد؟"
همانطور که پیداست، مگس‌های میوه در نحوه احساس باد غیرمعمول هستند. سایر حشرات دارای موهای حسی هستند که از کوتیکول - یا دیواره بیرونی بدن - می ایستند و هنگامی که توسط باد عبوری به اطراف منفجر می شوند، باعث واکنش عصبی می شوند. از سوی دیگر، مگس‌های میوه از آنتن‌های خود برای تشخیص نسیم و جهت کلی آن بر اساس نحوه حرکت آنتن در نسیم استفاده می‌کنند.
"این کمی برای ما معما ایجاد کرد،" اندرسون توضیح می دهد. مدت‌ها تصور می‌شد که عملکرد اصلی نورون‌ها در آنتن‌ها شنوایی است.»
و این حداقل یکی از عملکردهای آنتن است. آنتن‌های مگس‌ها صداهای نزدیک را تشخیص می‌دهند - مانند آهنگ خواستگاری نر - که باعث ایجاد ارتعاش در هوا می‌شود، کمی شبیه امواج در برکه پس از پرتاب سنگ. آن ارتعاشات آنتن ها را اندکی می پیچاند و نورون های درون را تحریک می کند.
باد، از سوی دیگر، یک موج نوسانی منظم نیست. در عوض، این یک جریان ثابت از ذرات هوا است که از جهات مختلف از کنار مگس عبور می کنند. آنتن ها در باد حرکت می کنند، اما به سرعت به جلو و عقب نمی پیچند، همانطور که در پاسخ به صدا انجام می شود.
اندرسون می گوید: "آنچه می خواستیم بفهمیم این بود که چگونه مگس ها می توانند با استفاده از اندام حسی یکسانی بین صدا و باد تفاوت قائل شوند؟"
دو پاسخ ممکن برای این سوال وجود داشت. اولین مورد این بود که آنتن‌های مگس مجهز به یک نوع نورون منفرد و همه‌کاره است که بسته به تشخیص صدا یا باد، الگوی شلیک خود را تغییر می‌دهد، و اینکه تفاوت‌ها در آن الگوی شلیک توسط مغز مگس برداشته و به نوعی رمزگشایی می‌شود.
، اندرسون می گوید، احتمال دیگر این بود که آنتن های مگس حاوی دو گروه نورون کاملاً متفاوت است - یکی که برای تشخیص صدا به هوای نوسانی پاسخ می دهد و دیگری برای تشخیص باد به ذرات هوا در جریان پاسخ می دهد..
پاسخ درست؟ شماره دو. سوزوکو یوروزو، دانشجوی فارغ التحصیل اندرسون، با حذف انتخابی زیرمجموعه‌های نورون‌ها، توانست نشان دهد که اندام جانستون - ناحیه‌ای در آنتن مگس میوه که تشخیص صدا در آن مشخص است - در واقع حاوی حداقل دو گروه کاملاً مجزا از نورون‌ها است.او همچنین نشان داد که هر نوع نورون فقط یک نوع محرک را تشخیص می‌دهد (صدا برای یکی، باد برای دیگری)، و هر کدام پیام خود را به ناحیه‌ای مجزا و مجزا از مغز می‌فرستد.
اندرسون می‌گوید: «نرون‌های حساس به صدا ترجیحاً با حرکات کوچک آنتن که ماهیت نوسانی دارند، فعال می‌شوند و فقط زمانی که آنتن می‌پیچد و به سرعت خاموش می‌شود، شلیک می‌شوند. از سوی دیگر، نورون‌هایی که به باد پاسخ می‌دهند، هنگامی که آنتن توسط جریان هوا تحت فشار قرار می‌گیرد، روشن می‌شوند و تا زمانی که باد متوقف شود، روشن می‌مانند.» به عبارت دیگر، یوروزو می گوید، "خواص ذاتی این نورون ها بسیار متفاوت است."
نتیجه نهایی این مسیرهای جداگانه این است که مگس‌ها انواع رفتارهای کاملاً متمایز از خود نشان می‌دهند، با نورون‌های تشخیص صدا منجر به رفتارهایی مانند جفت‌گیری (در مورد آهنگ خواستگاری) می‌شوند، در حالی که نورون‌های تشخیص باد مگس‌ها را وادار کنید به خاطر ایمنی به توقفی برسند، زمانی که هوا با سرعت واقعی در حال وزش است.
علاوه بر اندرسون و یوروزو، سایر نویسندگان مقاله نیچر عبارتند از: آلن وانگ، محقق فوق دکتری C altech و HHMI، برایان فیشر، استادیار بازدید کننده از C altech، هایکو دانکرت، محقق فوق دکتری C altech، موریس کرنان از SUNY Stony Brook، Azusa Kamikou. دانشگاه توکیو و دانشگاه کلن، و کی ایتو از دانشگاه کلن.
