Om malaria te bestrijden, revitaliseren wetenschappers een onderzoeksgebied dat zowel biologie als muziek gerelateerd is. We hebben het over de frequentie van de vleugelkleppen. Waar zou zo'n botsing van schijnbaar onverenigbare disciplines toe kunnen leiden? En waarom zouden mensen naar insecten moeten luisteren?
Lidar-methode
Hiervoor is het de bedoeling om de lidarmethode te gebruiken. De essentie is om laserstraling tussen twee objecten te creëren. Wanneer insecten door een laserstraal vliegen, wordt het licht van hen teruggekaatst in telescopen, waardoor gegevens worden gecreëerd die wetenschappers hopen te herkennen aan verschillende soorten. In een tijd waarin insecten gewassen vernietigen die de bevolking van verschillende landen kunnen voeden, en andere insecten ziekten met zich meebrengen die elk jaar honderdduizenden mensen doden, heeft dit systeem van stralen en lenzen het potentieel om de kwaliteit van miljoenen levens te verbeteren.
Frequentie-eigenschappen
Lasers zijn natuurlijk een belangrijke state-of-the-art technologie die wordt gebruikt in de lidarmethode, maar de kern ervan is het elegante en eeuwenoude principe van entomologie. Vrijwel elk type vliegend insect, van motten tot muggen, heeft zijn eigen unieke flapfrequentie. Het vrouwtje van de ene soort mug klapt met haar vleugels met een frequentie van 350 hertz, terwijl het vrouwtje van een andere soort een vleugelslagsnelheid heeft van 550 hertz. Vanwege dit verschil is de flap van een insectenvleugel analoog aan een menselijke vingerafdruk. En de laatste jaren maakt het wetenschappelijke veld van het bestuderen van de frequentie van vleugelslagen van insecten de Renaissance door, vooral op het gebied van de menselijke gezondheid.
Promotie video:
Hook's techniek
Lang voor de komst van lasers en computers werd aan vleugelkleppen in hoorbare (of zelfs muzikale) zin gedacht. Een oplettende luisteraar zou het gezoem van een bepaald insect kunnen vergelijken met een noot op de piano. Dit is precies wat de natuurfilosoof Robert Hook deed in de 17e eeuw. Hij kon zien hoeveel vleugelslagen een bepaald insect doet door zijn geluid te vergelijken met het geluid van een bepaalde noot. Maar het feit dat Hook uitsluitend op zijn eigen gehoor vertrouwde, zorgde voor onoverkomelijke moeilijkheden bij het overdragen van zijn kennis op andere mensen. Kennis werd gewoonlijk verspreid via wetenschappelijke kranten, brieven en tekeningen van vertegenwoordigers van verschillende soorten, dus entomologen vertrouwden meer op hun zicht dan op hun gehoor. Dit wetenschappelijke veld heeft lange tijd een zeer, zeer beperkte focus gehad.
Hernieuwde interesse
In de twintigste eeuw begonnen wetenschappers echter een nieuwe interesse in dit gebied te krijgen, omdat de belangrijkste manier om de frequentie van wingbeats te bepalen visueel werd. Het was de chronografische methode, waardoor een serie foto's met een hoge framesnelheid werd gemaakt. Deze methode had echter zijn beperkingen, dus veel onderzoekers geloofden dat de methode van Hook nog steeds de beste was. Onder hen was Olavi Sotavalta, een Finse entomoloog die begaafd was met een perfect gehoor. Als een componist met een perfect gehoor, in staat om een muziekstuk op het gehoor te transcriberen, was Sotavalta in staat om de exacte toon van de vleugels van een mug te bepalen zonder dat hij een piano nodig had.
Moderne methode
Dankzij geavanceerde technologieën die de lidarmethode gebruiken, kunt u nu tot vierduizend frames per seconde opnemen. Later gebruiken wetenschappers een speciaal algoritme dat het klapperen van de vleugels op deze frames bepaalt, hun frequentie berekent en daarmee de "vingerafdruk" van het insect bepaalt. Met andere woorden, deze methode bereikt wat Sotavalta kon bereiken met zijn perfecte gehoor, maar nu kunnen deze gegevens worden verwerkt en doorgegeven aan andere wetenschappers.
Experimenteer problemen
Natuurlijk zijn er verschillende problemen verbonden aan dit experiment. Toen mensen bijvoorbeeld in het gebied waar het werd gehouden, voedsel begonnen te koken, was er rook in de lucht, waardoor insecten niet goed konden worden beoordeeld, en de insecten zelf gedroegen zich niet zoals gewoonlijk. Op de een of andere manier hebben wetenschappers echter vrij duidelijke resultaten ontvangen. Maar het is één ding om de vlucht van een insect op de grafiek van het apparaat te zien, en het is iets heel anders om tegen de computer te zeggen: "Bepaal alstublieft de juiste frequentie voor mij." In tegenstelling tot Sotavalta, die individuele insecten observeerde, ontvingen wetenschappers in dit experiment gegevens over duizenden insecten en probeerden ze tegelijkertijd al deze gegevens tegelijkertijd te analyseren. Wetenschappers gaven ongeveer twaalfduizend dollar uit aan hun eerste experiment met de lidarmethode. Is het echt de moeite waard om zulke bedragen uit te geven? Zou het niet beter zijn geweest om ze voor andere behoeften te gebruiken? Zoals de resultaten aantonen, was het experiment niet zinloos of nutteloos, het bleek meer dan succesvol te zijn, hoewel er steeds meer problemen voor wetenschappers opdoken. Nu kunnen ze bijvoorbeeld de frequentie herkennen van de vleugels van muggen die de gruwelijke en vaak dodelijke ziekte malaria dragen.
Waarom is dit nodig?
Malaria is een van de duidelijkste voorbeelden van hoe insecten de menselijke gezondheid kunnen bedreigen. Er zijn echter veel meer manieren waarop insecten mensen kunnen schaden. Insecten zijn dragers van microbiële ziekten. Ze hebben ook een zeer ernstige impact op de landbouw. Volgens de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties doden insecten ongeveer een vijfde van de oogst op aarde. Met andere woorden, als boeren betere manieren hadden om sprinkhanen en verschillende kevers te bestrijden, zouden ze honderden miljoenen meer kunnen voeden. Pesticiden verminderen de schade die door insecten wordt aangericht, maar als ze zonder onderscheid worden gebruikt, zoals vaak gebeurt, kunnen ze ook schadelijk zijn voor zowel mensen als nuttige insecten. Bijvoorbeeld,Mensen zijn sterk afhankelijk van bijen, motten en vlinders als bestuivers, maar uit een onderzoek uit 2016 bleek dat ongeveer 40 procent van de ongewervelde bestuiversoorten in gevaar is. Vanwege deze relatie met insecten moeten mensen zoeken naar betere manieren om soorten te identificeren. Simpel gezegd, mensen moeten leren identificeren welke bugs hen schaden en welke nuttig zijn.
Wat is het volgende?
De studie van de vleugelslagfrequentie van insecten is veel veranderd sinds de tijd van Olavi Sotavalta, die zijn perfecte gehoor gebruikte om insecten te identificeren aan de hand van het geluid dat ze maken. In veel opzichten lijkt deze baanbrekende studie echter op wat de Finse entomoloog deed. Net als Sotavalta proberen moderne wetenschappers verschillende disciplines tegelijk te combineren, in dit geval natuurkunde en biologie, lidar en entomologie, om te leren hoe ze de sequenties in de natuur kunnen bepalen. Ze hebben echter nog veel werk voor de boeg. In een aankomend wetenschappelijk werk, dat wetenschappers gaan publiceren, zullen ze proberen de punten tussen licht, laser en insecten met elkaar te verbinden. Ze zullen dan proberen aan te tonen dat onderzoek naar de vleugelkleppen van insecten mensen kan helpen om malaria en andere ziekten te bestrijden en insecten te bestrijden.die gewassen vernietigen. Dit is een aantal maanden geen baan. Dit is een project dat meerdere jaren kan duren. De doelen zijn echter meer dan nobel en de eerste resultaten zijn al behaald, dus wetenschappers weten in welke richting ze moeten gaan om een maximaal effect te bereiken.
Marina Ilyushenko
