Las moscas pueden recorrer 6 millones de veces su cuerpo en un vuelo

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Las moscas de la fruta pueden volar hasta 15 kilómetros en un solo viaje, 6 millones de veces la longitud de su cuerpo, o el equivalente a más de 10.000 kilómetros para el ser humano promedio.

En comparación con la longitud del cuerpo, esto es más de lo que muchas especies de aves migratorias pueden volar en un día.

Para descubrir esto, un equipo de Caltech realizó experimentos en el lecho de un lago seco en el desierto de Mojave de California, liberando moscas y atrayéndolas a trampas que contenían jugo fermentado para determinar sus velocidades máximas.

La investigación se llevó a cabo en el laboratorio de Michael Dickinson, profesor de Bioingeniería y Aeronáutica Esther M. y Abe M. Zarem y director ejecutivo de biología e ingeniería biológica. Un artículo que describe el estudio aparece en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

El trabajo fue motivado por una paradoja que fue identificada en la década de 1940 por Theodosius Dobzhansky y otros pioneros de la genética de poblaciones que estudiaron las especies de Drosophila en el suroeste de los Estados Unidos. Dobzhansky y otros descubrieron que las poblaciones de moscas separadas por miles de kilómetros parecían mucho más similares genéticamente de lo que podría explicarse fácilmente por sus estimaciones de la distancia que las diminutas moscas podían viajar en realidad. De hecho, cuando los biólogos soltaban moscas al aire libre, los insectos a menudo simplemente zumbaban en círculos en distancias cortas, como lo hacen en nuestras cocinas.

¿Las moscas se comportaron de manera diferente cuando estaban en la naturaleza, en busca de comida? En las décadas de 1970 y 1980, un grupo de genetistas de poblaciones intentó abordar esta paradoja cubriendo cientos de miles de moscas con polvo fluorescente y soltándolas una noche en el Valle de la Muerte. Sorprendentemente, el grupo detectó algunas moscas fluorescentes en cubos de plátanos podridos hasta a 15 kilómetros de distancia al día siguiente.

«Estos experimentos simples plantearon muchas preguntas», dice Dickinson. «¿Cuánto tiempo tardaron en volar allí? ¿Fueron simplemente arrastrados por el viento? ¿Fue un accidente? Leí ese artículo muchas veces y lo encontré muy inspirador. Nadie había intentado repetir el experimento de una manera que pudiera permiten medir si las moscas fueron transportadas por el viento, cómo de rápido volaban y cómo de lejos pueden llegar realmente».

Para medir cómo las moscas se dispersan e interactúan con el viento, el equipo diseñó experimentos de «liberación y recaptura». Dirigido por la ex becaria postdoctoral Kate Leitch, el equipo hizo varios viajes al lago Coyote, un lecho de lago seco en el desierto de Mojave, con cientos de miles de moscas de la fruta de laboratorio común, Drosophila melanogaster, a cuestas.

El objetivo era liberar a las moscas, atraerlas a trampas en lugares establecidos y medir cuánto tiempo tardaban los insectos en volar allí. Para hacer esto, el equipo instaló 10 «trampas de olor» en un anillo circular, cada una ubicada a lo largo de un radio de un kilómetro alrededor del sitio de liberación. Cada trampa contenía un tentador cóctel de fermentación de jugo de manzana y levadura de champán, una combinación que produce dióxido de carbono y etanol, que son irresistibles para una mosca de la fruta. Las trampas también tenían una cámara, y estaban construidas con válvulas unidireccionales para que las moscas pudieran meterse en la trampa hacia el cóctel pero no retroceder. Además, los investigadores instalaron una estación meteorológica para medir la velocidad y la dirección del viento en el sitio de liberación a lo largo de cada experimento; esto indicaría cómo el viento afectó el vuelo de las moscas.

Para no interferir con su rendimiento de vuelo, el equipo no cubrió a las moscas con identificadores como polvo fluorescente. Entonces, ¿cómo sabían que estaban atrapando sus propias moscas de la fruta? Antes del lanzamiento, el equipo primero colocó las trampas y las revisó con el tiempo, y descubrió que, aunque D. melanogaster se encuentra en granjas de dátiles dentro del Mojave, son extremadamente raras en Coyote.

Las moscas liberadas por el equipo se recolectaron originalmente en un puesto de frutas y luego se criaron en el laboratorio, pero no fueron modificadas genéticamente de ninguna manera. El equipo realizó los experimentos después de recibir los permisos de la Oficina de Administración de Tierras.

En el momento del experimento, el equipo condujo los cubos de moscas al centro del círculo de trampas. Los cubos contenían mucha azúcar, para que los insectos estuvieran completamente energizados para su vuelo; sin embargo, no contenían proteínas, lo que daba a las moscas un fuerte impulso para buscar alimentos ricos en proteínas. El equipo estimó que las moscas no podrían oler las trampas desde el centro del anillo, lo que las obligó a dispersarse y buscar.

En un momento preciso, un miembro del equipo en el centro del círculo abrió los cubos simultáneamente y soltó rápidamente las moscas.

«La persona que se quedó en el centro del ring para abrir las tapas de todos los cubos fue testigo de todo un espectáculo», dice Leitch en un comunicado. «Era hermoso. Había tantas moscas, tantas que quedabas abrumado por el zumbido del zumbido. Algunas de ellas aterrizaban sobre ti, a menudo arrastrándose por tu boca, orejas y nariz».

El equipo repitió estos experimentos bajo varias condiciones de viento.

Las primeras moscas de la fruta tardaron unos 16 minutos en cubrir un kilómetro para llegar a las trampas, lo que corresponde a una velocidad de aproximadamente 1 metro por segundo. El equipo interpretó esta velocidad como un límite inferior (quizás estas primeras moscas habían zumbado en círculos un poco después del lanzamiento o no volaban en una línea perfectamente recta).

Estudios previos del laboratorio demostraron que una mosca de la fruta completamente alimentada tiene la energía para volar de forma continua hasta por tres horas; extrapolando, el equipo concluyó que D. melanogaster puede volar aproximadamente de 12 a 15 kilómetros en un solo vuelo, incluso con una brisa suave, y llegará más lejos si lo ayuda el viento de cola.

Esta distancia es aproximadamente 6 millones de veces la longitud corporal promedio de una mosca de la fruta (2,5 milímetros, o una décima de pulgada). Como analogía, esto sería como un ser humano promedio que cubre un poco más de 10.000 kilómetros en un solo viaje, aproximadamente la distancia desde el Polo Norte hasta el ecuador.

«La capacidad de dispersión de estas pequeñas moscas de la fruta se ha subestimado enormemente. Pueden viajar tan lejos o más lejos que la mayoría de las aves migratorias en un solo vuelo. Estas moscas son el organismo modelo de laboratorio estándar, pero casi nunca se estudian fuera del laboratorio y así que teníamos poca idea de cuáles eran sus capacidades de vuelo», dice Dickinson.