Znajdź zawartość

Naukowcy z Imperial College London i Natural History Museum opublikowali dwie prace, w których opisali wyniki badań nad populacją czterech gatunków brytyjskich trzmieli. W pierwszym z badań pokazali, jak stres środowiskowy historycznie zmieniał kształt skrzydeł zwierząt, w drugim zaś opisali metodę pozyskiwania DNA z kolekcji muzealnych, co pozwoli na badanie historii genetycznej trzmieli. Na całym świecie dochodzi do spadku liczby owadów, zagrożonych jest coraz więcej gatunków. Olbrzymią rolę w zanikaniu owadów odgrywają pestycydy i zmiany klimatu. Naszą szczególną uwagę przyciągają znane nam zapylacze, jak pszczoła miodna czy właśnie trzmiele. Brytyjscy naukowcy przyjrzeli się owadom przechowywanym w muzealnych zbiorach od 1900 roku. Szczególną uwagę zwracali na symetrię skrzydeł. Ich wysoka asymetria pokazuje bowiem, że zwierzęta zostały poddane wysokiemu stresowi środowiskowemu. Uczeni zauważyli, że od roku 1925 stres wywierany na trzmiele jest coraz większy. Każdy z czterech badanych gatunków wykazywał coraz większą reakcję na stres w drugiej połowie XX wieku. Gdy uczeni przyjrzeli się średniej rocznej temperaturze i poziomowi opadów i porównali te dane z danymi o asymetrii skrzydeł zauważyli, że do większej asymetrii dochodziło w latach cieplejszych i bardziej wilgotnych. Takie warunki zdarzają się coraz częściej, a to oznacza, że warunki środowiskowe są coraz bardziej niekorzystne dla trzmieli. Skąd jednak pomysł, by badać okazy z kolekcji? Dotychczas naukowcy badający np. pszczoły miodne, sprawdzali zmiany ich zachowania w różnych warunkach, na przykład odległość, na jaką wysuwają żądła, czy też badali ekspresję genów czy zmiany ilości różnych molekuł w komórkach w reakcji na niekorzystne czynniki. Jednak wiele z tego typu badań wymaga użycia żywych owadów. Możemy zatem dowiedzieć się czegoś o tym, jak obecne warunki środowiskowe wpływają na owady. Brytyjczycy chcieli zaś wiedzieć, jak wyglądało to w przeszłości. Dobrym przybliżeniem warunków życia owadów okazał się kształt ich skrzydeł. Im większa między nimi asymetria, w tym bardziej stresowym – zatem niekorzystnym – środowisku żył owad. Dzięki badaniom, które przeprowadziliśmy na trzmielach, z tego, co mówi nam asymetria ich skrzydeł i jak wyglądało to w ubiegłym wieku, możemy teraz przewidywać, że coraz cieplejsze i coraz bardziej wilgotne lata będą wywierały niekorzystne skutki na te owady, mówi doktor Richard Gill z Imperial College London, który specjalizuje się w badaniu wpływu działalności człowieka na trzmiele. Naukowiec uważa, że zmiana symetrii skrzydeł związana jest ze zmianami epigenetycznymi (zmianami ekspresji genów), do których dochodzi pod wpływem czynników środowiskowych. Grupa Gilla nie badała DNA owadów. Zajęła się tym natomiast grupa doktor Seliny Brace, ekspertki od starego DNA z Museum of Natural History. Większość z owadów w muzealnych kolekcjach nie była konserwowana z myślą o jak najlepszym zachowaniu DNA. Stąd też trudności w jego pozyskaniu ze zbiorów muzealnych. Przeprowadziliśmy jedno z pierwszych badań, w ramach których w wielu zbiorach muzealnych poszukiwane było DNA przechowywanych tam owadów. Bardzo ważne jest byśmy rozumieli, jak materiał genetyczny się zachował. Zauważyliśmy, że ulega on bardzo szybkiej degradacji, ale z czasem ta degradacja spowalnia i pojawia się stały wzorzec degradacji i fragmentacji materiału genetycznego, wyjaśnia Selina. Naukowcy dowiedzieli się więc, jak przebiega proces degradacji DNA owadów przechowywanych w muzeach, a to z kolei pozwoliło im opracować metody rekonstrukcji tego DNA. Dzięki temu już w najbliższej przyszłości można będzie wykorzystać badania DNA muzealnych okazów owadów do lepszego zrozumienia, jak zmiany środowiskowe wpływają na te zwierzęta oraz łączyć wyniki takich badań z wynikami badań morfologicznych dotyczących np. asymetrii skrzydeł. « powrót do artykułu

Wiele owadów to świetni lotnicy. Jednym z elementów, które im to umożliwiają jest posiadanie czterech skrzydeł. Inżynierowie i naukowcy od wielu lat próbują zbudować miniaturowe roboty wyposażone w cztery skrzydła. Przekonali się, jak trudno to osiągnąć. Jedną z najmniejszych stworzonych dotychczas latających maszyn jest RoboBee z 2013 roku. Urządzenie wyposażono w dwa skrzydła, każde niezależnie napędzane własnym aktuatorem. Zbudowanie tak małego robota było możliwe dzięki miniaturyzacji aktuatorów, z których każdy ważył zaledwie 25 gramów. Teoretycznie RoboBee powinien latać w sposób kontrolowany, jednak w praktyce dwa skrzydła nie pozwalały na precyzyjne sterowanie urządzeniem. Potrzebne były jeszcze dwa dodatkowe skrzydła, ale to uczyniłoby całość zbyt ciężką. Teraz Xiufeng Yang i jego koledzy z University of Southern California w Los Angeles stworzyli aktuatory, które są dwukrotnie lżejsze od tych z RoboBee. Wykorzystali je do stworzenia robota Bee+, który ma cztery skrzydła, a każde z nich o długości 33 milimetrów. Maszyna potrafi latać, lądować, omijać przeszkody i lecieć założoną trasą. Aktuatory RoboBee ważyły łącznie 50 gramów, stanowiły więc znaczący odsetek maszy całego urządzenia, które ważyło 75 gramów. W Bee+ wykorzystano inną architekturę aktuatorów. Zamiast dwóch warstw materiału piezoelektrycznego użyto jednej połączonej z warstwą pasywną. Mamy tu prostszą strukturę, którą łatwiej złożyć w maszynę. Ale największym osiągnięciem jest fakt, że cztery aktuatory ważą zaledwie 56 gramów. Jako, że Bee+ waży 95 gramów, to obciążenie aktuatorami jest stosunkowo mniejsze niż w RoboBee. To zaś zmniejsza siły działające na aktuatory i wydłuża ich czas działania. Jedną z największych wad Bee+ i innych miniaturowych robotów latających jest fakt, że muszą być zasilane przez kabel. Obecna technologia nie pozwala na zastosowanie pokładowego źródła zasilania pozwalającego na lot o satysfakcjonującej długości. Niektóre grupy naukowe demonstrowały miniaturowe roboty latające zasilane zdalnie za pomocą lasera. Pokładowe źródło energii to wciąż dla inżynierów poważne wyzwanie. Mimo że Bee+ to duże osiągnięcie inżynierii, trzeba przyznać, że pozostajemy daleko w tyle za naturą. Przeciętny trzmiel waży 200-krotnie mniej, lata znacznie sprawniej i zasila sam siebie.   « powrót do artykułu