Bir ultramaraton koşucusu, 2005 yılında hiç durmadan ve uyumadan 80 saatte 560 kilometre koşmuş. Bu mesafe, koşucunun vücut uzunluğunun yaklaşık 324.000 katıymış. Fakat bu olağanüstü marifet, meyve sineklerinin tek uçuşta yapabildiği yolculuğun nispi uzunluğuna kıyasla sönük kalıyor.
California Teknoloji Enstitüsü’nde çalışan araştırmacılar, meyve sineklerinin tek yolculukta 15 kilometreye kadar uçabildiğini keşfetmişler; sineklerin vücut uzunluğunun 6 milyon katı kadar olan bu miktar, ortalama bir insan içinse 10.000 kilometreden fazla mesafeye eşdeğer! Vücut uzunluğuyla kıyaslandığında, göçmen kuş türlerinin pek çoğu bir günde bu kadar uçmuyor. Araştırma takımı bu keşfi yapmak için, ABD’ye bağlı Kaliforniya eyaletinin Mojave Çölü’nde yer alan kurak bir göl yatağında deneyler yürütmüş. Deney kapsamında sinekleri serbest bırakan araştırmacılar, sinekleri mayalanmış meyve suyu içeren tuzaklara doğru çekerek ulaşabildikleri en yüksek hızları belirlemeye çalışmış.
Biyomühendislik ve havacılık profesörü Michael Dickinson’un laboratuvarında yürütülen çalışma, 20 Nisan’da PNAS bülteninde yayımlandı.
Araştırmacılar yeni çalışmalarında, Birleşik Devletler’in Güneybatısı boyunca Drosophila türü üzerinde çalışan Theodosius Dobzanski ile popülasyon genetiğinin diğer öncülerince 1940’lı yıllarda tanımlanan ve uzun süredir devam eden bir ikilemden ilham almış. Dobzanski ve diğer araştırmacılar, birbirlerinden binlerce kilometre uzakta bulunan sinek popülasyonlarının birbirlerine çok benzer göründüğünü fark etmişler. Bu durum, küçük sineklerin gerçekte kat edebileceği mesafeye yönelik tahminlerle kolay kolay açıklanamıyormuş. Biyologlar sinekleri dışarı bıraktığı zaman, böcekler sık sık kısa mesafelerde daireler çizerek geziyormuş; tıpkı mutfaklarımızda yaptıkları gibi.
O halde sinekler doğada yiyecek ararken farklı şekilde mi davranıyordu? 1970’ler ve 80’lerde bir grup popülasyon genetikçisi, yüzlerce sineği ışıldayan tozla kaplayıp onları bir akşam Ölüm Vadisi’ne bırakarak bu ikilemi çözmeye çalışmış. Grup sonraki gün bu ışıldayan sineklerden birkaç tanesini, 15 kilometreye varan mesafelerde çürüyen muzların bulunduğu kovalarda bulmuş.
“Bu basit deneyler, çok sayıda soruyu akıllara getirmişti” diyor Dickinson. “Sinekler oraya ne kadar zamanda uçtu? Sadece rüzgarla mı sürüklendiler? Bu bir tesadüf müydü? O makaleyi birçok kez okudum ve çok ilham verici buldum. Bu deneyi şimdiye dek hiç kimse; sineklerin rüzgarla taşınıp taşınmadığını, ne kadar hızlı uçtuklarını ve gerçekte ne kadar uzağa gidebildiklerini ölçmeyi sağlayacak şekilde tekrarlamayı denememişti.”
Araştırma takımı, sineklerin nasıl dağıldığını ve rüzgarla nasıl etkileşim kurduğunu ölçmek üzere “serbest bırak ve tekrar yakala” deneyi tasarlamış. Doktora sonrası eski araştırma görevlisi Kate Leitch’in önderliğindeki araştırma takımı, California Teknoloji Enstitüsü’nden 225 km uzaktaki Mojave Çölü’nde bulunan kurak bir göl yatağı olan Çakal Gölü’ne birkaç sefer düzenlemiş. Araştırmacılar, yanlarında da yüz binlerce bayağı laboratuvar meyve sineği Drosophila melanogaster götürmüşler.
Amaç bu sinekleri serbest bırakarak belirli konumlara kurulan tuzaklara çekmek ve böceklerin buralara ne kadar sürede uçtuğunu ölçmekmiş. Araştırma takımı bunu yapmak üzere, her biri bırakma bölgesinin bir kilometre uzağında kalacak şekilde dairesel bir halka halinde 10 “koku tuzağı” kurmuş. Tuzakların her biri, mayalanmış elma suyu ve şampanya mayasından oluşan baştan çıkarıcı bir kokteyl içeriyormuş. Bir meyve sineği, karbondioksit ve etanol üreten bu bileşime karşı koyamıyor. Her birine kamera da yerleştirilen tuzaklar, tek yönlü kapakçıklarla yapılmış ki bu sayede kokteyle doğru giden sinekler tuzağa üşüşecek ama geri çıkamayacakmış. Araştırmacılar buna ek olarak, yapılan her deneyde bırakma bölgesindeki rüzgarın hızını ve yönünü ölçmek üzere bir hava durumu istasyonu da kurmuş; bu sayede rüzgarın, sineklerin uçuşunu nasıl etkilediği görülecekmiş.
Araştırma takımı, sineklerin uçuş performanslarına müdahale etmemek amacıyla sinekleri ışıldayan toz gibi belirleyicilerle kaplamamış. Peki kendi meyve sineklerini yakaladıklarını nasıl bilebilmişler? Araştırma takımı, sinekleri serbest bırakmadan önce tuzakları yerleştirmiş ve bunları zaman içerisinde kontrol etmiş. Bunun sonucunda, D. melanogaster‘in Mojave’deki hurma tarlalarında bulunsa da; Çakal Gölü’nde son derece nadir olduğunu bulmuşlar.
Takımın serbest bıraktığı sinekler, esasında bir meyve tezgahında toplanmış ve sonra laboratuvarda yetiştirilmişler. Fakat genetikleri herhangi bir şekilde düzenlenmemiş. Araştırmacılar söz konusu deneyleri, Toprak Yönetimi Ofisi’nden gerekli izinleri aldıktan sonra yürütmüş.
Deney zamanı takım, sinek sepetlerini tuzak dairesinin merkezine götürmüş. Sepetlerin içerisinde bir sürü şeker bulunuyormuş ve bu sayede böcekler, yapacakları uçuş için tamamen enerji dolu olacaklarmış. Fakat sepetlerde hiç protein yokmuş. Bu sayede sinekler, protein bakımından zengin besinleri aramak üzere güçlü bir güdü kazanacakmış. Sineklerin tuzakları çemberin merkezinden koklayamadığını tahmin eden araştırma takımı, sinekleri dağılıp aramaya başlamaya zorlamış.
Çemberin ortasında duran bir takım üyesi, zamanı geldiğinde sepetleri eş zamanlı şekilde açarak sinekleri hızlıca serbest bırakmış.
“Çemberin merkezinde kapakları açmak üzere duran kişi, epey güzel bir gösteriye şahit oldu” diyor Leitch. “Çok güzeldi. Bir sürü sinek vardı; o kadar fazlaydı ki, vızıldayan bir dronun sizi bunaltması gibiydi. Bir kısmı üstünüze konuyor, sıklıkla da ağzınıza, kulaklarınıza ve burnunuza giriyordu.”
Araştırma takımı, bu deneyleri çeşitli rüzgar koşullarında tekrarlamış.
İlk meyve sineklerinin tuzaklara ulaşmak için bir kilometre mesafe katetmesi yaklaşık 16 dakika sürmüş. Bu rakam, saniyede yaklaşık 1 metreye tekabül ediyor. Araştırma takımı, bu hızı alt sınır şeklinde yorumlamış (deneydeki bu ilk sinekler, serbest kaldıktan sonra bir süre daire çizip etrafta gezinmiş olabilir ve mükemmel şekilde düzgün bir çizgide uçmamış olabilirler.) Laboratuvarda yapılan önceki çalışmalar, tamamen beslenmiş bir meyve sineğinin üç saat uçacak kadar enerjisi olduğunu göstermiş. Araştırma takımı buradan tümevarım yaparak, D. melanogaster‘in hafif bir esintide dahi tek uçuşta 12 ila 15 saat kadar uçabileceğine, hatta arkadan gelen bir rüzgarın olması halinde daha ileriye gideceğine karar vermiş. Bu mesafe, bir meyve sineğinin ortalama vücut uzunluğunun (2,5 milimetre) yaklaşık 6 milyon katı kadar. Karşılaştırma yapılırsa, ortalama bir insanın tek yolculukta 10.000 kilometreden biraz fazla gitmesi gibi; hemen hemen Kuzey Kutbu’ndan ekvatora kadar olan uzaklık kadar.
“Bu küçük meyve sineklerinin dağılma kabiliyeti büyük ölçüde hafif alınmış. Tek uçuşta diğer çoğu göçmen kuş kadar uzağa, hatta daha uzağa yolculuk edebiliyorlar. Bu sinekler, standart laboratuvar modeli canlılar. Fakat laboratuvarın dışında, üzerlerinde neredeyse hiç çalışma yapılmamış. Bu yüzden, uçma kabiliyetleri hakkında çok az fikrimiz vardı” diyor Dickinson.
Dickinson’un laboratuvarı, 2018 yılında meyve sineklerinin yiyecek ararken düz bir çizgide uçmak üzere Güneş’i bir işaret biçiminde kullandıklarını keşfetmiş. Amaçsız şekilde daireler çizerek uçmak ölümcül olabilir; bu yüzden, etkili şekilde gezebilmenin evrimsel bir faydası var. Araştırma takımı, bu çalışmada tarif edilen serbest bırakma deneylerini tamamladıktan sonra, her bir sineğin rastgele bir yön seçtiğini, bu yönde düz bir şekilde uçmak üzere Güneş’i kullandığını ve ileri yönlü hızını dikkatli şekilde düzenlerken rüzgarın kendini yanlara doğru uçurmasına da izin verdiğini ileri süren bir model ortaya atmış. Bu model, sineğin mümkün olduğu kadar fazla mesafeyi katetmesini sağlıyor ve bir besin kaynağından çıkan koku bulutuyla karşılaşma olasılığını artırıyor. Oluşturdukları modeli, böceklerin rastgele dağılımına yönelik geleneksel modeller ile karşılaştıran araştırmacılar; sineklerin serbest kaldıktan sonra sabit bir istikamet sürdürmeye olan eğilimleri sebebiyle, kendi modellerinin çölde elde edilen sonuçları daha doğru şekilde açıklayabildiğini bulmuşlar.
D. melanogaster insanlarla beraber evrimleşmiş olsa da; bu çalışma, sinek beyninin halen antik davranış modelleri barındırdığını gösteriyor. Dickinson şöyle açıklıyor: “Herhangi bir hayvan için konuşursak; eğer kendinizi hiçliğin ortasında bulursanız ve yiyecek yoksa, ne yaparsınız? Etrafta öylece zıplar ve meyve bulmayı mı beklersiniz? Yoksa şöyle mi dersiniz: ‘Tamam, kendime bir yön belirleyeceğim ve o yönde gidebildiğim kadar uzağa gidip en iyi şeyi umacağım.’ Bu deneyler, sineklerin bunu yaptığını öne sürüyor.”
Araştırma, popülasyonların dünyada nasıl hareket ettiğini ve nihayetinde diğer hayvanların yiyeceği biyokütleyi nasıl değiştirdiğini inceleyen hareket ekolojisi bağlamında daha geniş sonuçlar doğurabilir. Aslında takım, yerel Drosophila popülasyonlarını kontrol etmek üzere yaptıkları bırakma öncesindeki deneyler sırasında birkaç kez işgalci bir sinek türü olan benekli kanat Drosophila (Drosophila suzukii) yakalamış. Bu sinek, ABD’nin Batı Kıyısı’nda tarımsal açıdan önemli zararlara sebep oluyor.
“Bu tuzakları mahsul tarlalarının bulunduğu Orta Vadi’ye değil de hiçliğin ortasına kurmamıza karşın, bu tarımsal zararlıları halen buralarda gezinirken buluyoruz” diyor Dickinson. “Dışarıdan getirilen bu türün, basit gezinme stratejileri kullanarak ne kadar uzağa gidebildiğini görmek bir nevi korkutucu aslında.”
Yazar: Lori Dajose/California Teknoloji Enstitüsü. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
