Miksi meidän pitäisi oppia kuuntelemaan hyönteisiä?

Malarian torjumiseksi tutkijat herättävät tutkimusta, joka liittyy sekä biologiaan että musiikkiin. Kyse on siitä, kuinka usein siipien huijaus on taipuvainen. Mikä voi johtaa tällaiseen näennäisesti yhteensopimattomien tieteenalojen ristiriitaan? Ja miksi ihmisten pitäisi kuunnella hyönteisiä?

Lidar-menetelmällä

Tätä tarkoitusta varten on tarkoitus käyttää lidar-menetelmää. Sen ydin on luoda lasersäteily kahden kohteen välillä. Kun hyönteiset lentävät lasersäteen läpi, valo niistä heijastuu takaisin teleskooppeihin, jotta syntyisi tietoja, joiden avulla tiedemiehet toivovat tunnistavansa erilaisia lajeja. Kun hyönteiset tuhoavat kasveja, jotka pystyvät ruokkimaan useiden maiden väestöä, ja muilla hyönteillä on vuosittain satoja tuhansia ihmisiä kuoleva sairaus, tämä säteily- ja linssisysteemi voi pystyä parantamaan miljoonien ihmisten laatua.

Taajuusominaisuudet

Luonnollisesti laserit ovat tärkeä ultra-moderni tekniikka, jota käytetään lidar-menetelmässä, mutta sen sydän on tyylikäs ja vuosisatoinen entomologinen periaate. Lähes kaikenlaiset lentävät hyönteiset, kooista hyttysiöihin, on oma ainutlaatuinen siipiensa taajuus. Yhden lajin hyttyslajin naaras laukeaa siipensä 350 Hz: n taajuudella, kun taas toisen lajin naaras on taajuus 550 hertsiä. Tästä johtuen hyönteisen siipi-iskun erot ovat analogisia ihmisen sormenjäljen kanssa. Viime vuosina hyönteisten siipien siipien esiintymistiheys tutkii renessanssia erityisesti ihmisen terveyden alalla.

Hookin menetelmä

Kauan ennen lasereiden ja tietokoneiden saapumista siipiä harkittiin kuultavissa (tai jopa musiikillisessa) tasossa. Tarkkaava kuuntelija pystyi vertailemaan tietyn hyönteisen huijausta ja huomata pianolle. Tämä oli juuri se, mitä luontainen filosofi Robert Hook teki seitsemästoista vuosisata. Hän pystyi kertomaan, kuinka monta siipien aivoja tämä tai tuo hyönteinen vertailee ääntään tietyn hahmon äänellä. Mutta se, että Hook vetosi vain omaan kuuloonsa, loi ylitsepääsemättömiä vaikeuksia tiedon siirtämisessä muille ihmisille. Tietämys jaettiin yleensä tieteellisten sanomalehtien, kirjeiden ja piirustusten avulla eri lajien edustajien kanssa, joten entomologit tukivat enemmän heidän näönsä kuin kuulemiseen. Pitkällä aikavälillä tällä tieteenalalla oli hyvin kapea keskittyminen.

Kiinnostuksen herättäminen

Kuitenkin 1900-luvulla tiedemiehet alkoivat osoittaa uutta kiinnostusta tälle alueelle, koska tärkein tapa määritellä siipien värähtelytaajuus tuli visuaaliseksi. Hänestä tuli kronografinen menetelmä, jonka ansiosta luotiin sarja valokuvia, joilla oli korkea kuvataajuus. Tällä menetelmällä oli kuitenkin rajoituksia, joten monet tutkijat uskoivat, että Hookin menetelmä on edelleen paras. Heidän joukossaan oli suomalainen entomologi Olavi Sotavalta, joka oli lahjakas ihanteellisella kuulolla. Koska säveltäjä, jolla on täydellinen kuuleminen, pystyy kirjoittamaan korvansa kappaleen, Sotavalta pystyy määrittämään hyttysen siivekkeiden tarkan sävyn ilman pianoa.

Nykyaikainen menetelmä

Kiitos korkean teknologian ansiosta lidar-menetelmän avulla on mahdollista tallentaa jopa neljää tuhatta kuvaa sekunnissa. Myöhemmin tutkijat käyttävät erityistä algoritmia, joka näissä kehyksissä määrittelee siipien siivet, laskee niiden taajuuden ja siten määrittää hyönteisen "sormenjäljen". Toisin sanoen tämä menetelmä mahdollistaa sen, että Sotavalta pystyy saavuttamaan ihanteellisen kuulonsa avulla, mutta nyt näitä tietoja voidaan käsitellä ja siirtää muille tiedemiehille.

Ongelmia kokeilussa

Tähän kokeeseen liittyy luonnollisesti myös erilaisia ongelmia. Esimerkiksi kun ihmiset alkoivat valmistaa ruokaa alueella, jossa se toteutettiin, savu oli ilmassa, joka ei sallinut riittävästi arvioida hyönteisiä, ja hyönteiset käyttäytyivät aivan tavalliseen tapaan. Kuitenkin, tavalla tai toisella, tutkijat ovat saaneet melko selkeitä tuloksia. Mutta yksi asia on nähdä hyönteisen lentäminen laitteen kaaviossa ja aivan toinen sanoa tietokoneelle "Määritä sopiva taajuus". Toisin kuin Sotavalta, joka käytti yksittäisten eristettyjen hyönteisten havaintoja, tutkijat keräsivät tuon tuhansia hyönteisiä, ja he yrittivät analysoida näitä tietoja samanaikaisesti. Ensimmäisessä kokeessa käyttäen lidar-menetelmää tutkijat käyttivät noin kaksitoista tuhatta dollaria. Onko se todella kannattavaa käyttää tällaisia rahamääriä? Eikö olisi parempi käyttää niitä muihin tarpeisiin? Kuten tulokset osoittavat, kokeilu ei ollut merkityksetön tai hyödytön, se osoittautui menestyksekkääksi, vaikka tutkijat kohtaavat yhä uudestaan ja uudestaan uusia ja uusia vaikeuksia. Nyt he voivat esimerkiksi tunnistaa hyttysten siipien esiintymistiheyden, jolla on hirvittävä ja usein kuolemaan johtava sairaus - malaria.

Miksi tämä on tarpeen?

Malaria on yksi kirkkaimmista esimerkkeistä siitä, miten hyönteiset voivat uhata ihmisten terveyttä. On kuitenkin monia muita tapoja, joilla hyönteiset voivat vahingoittaa henkilöä. Hyönteiset ovat mikrobien sairauksia. Niillä on myös erittäin vakava vaikutus maataloustuotantoon. Yhdistyneiden Kansakuntien elintarvike- ja maatalousjärjestön mukaan hyönteiset tuhoavat noin viidenneksen koko maapallosta. Toisin sanoen, jos maanviljelijöillä olisi paremmat tavat hoitaa heinäsirkkoja ja erilaisia kovakuoriaisia, he voisivat ruokkia satoja miljoonia ihmisiä. Torjunta-aineet vähentävät hyönteisten aiheuttamien vahinkojen määrää, mutta jos niitä käytetään erikseen, kuten usein tehdään, ne voivat myös vahingoittaa ihmisiä ja hyödyllisiä hyönteisiä. Esimerkiksi ihmiset luottavat voimakkaasti mehiläisiin, kyliä ja perhosia pölyttäjiin, mutta vuonna 2016 tehty tutkimus osoitti, että noin 40 prosenttia selkärangattomien pölyttäjien lajeista on vaarassa. On kyse hyönteisten suhteesta, että ihmisten on etsittävä tapoja tunnistaa lajit. Yksinkertaisesti sanottuna ihmisten on opittava määrittämään, mitkä kovakuoriaiset vahingoittavat heitä ja jotka ovat heille hyviä.

Mitä seuraavaksi?

Hyönteisten siipien siipien esiintymistiheyden tutkimus on muuttunut suuresti Olavi Sotavaltan päivinä, joka käytti ihanteellista huhuaan määritelläkseen hyönteiset äänen kautta. Monin tavoin tämä ultra-moderni tutkimus on kuitenkin samanlainen kuin suomalainen entomologi. Kuten Sotawalta, nykyaikaiset tutkijat yrittävät yhdistää useita tieteenaloja, tässä tapauksessa fysiikkaa ja biologiaa, lidaria ja entomologiaa oppiakseen määrittelemään luonnon sekvenssejä. Heillä on kuitenkin vielä paljon työtä edellä. Tulevaisuudessa tieteellinen työ, jonka tutkijat aikovat julkaista, yrittävät yhdistää pisteitä valon, laserin ja hyönteisten välillä. Sitten he yrittävät osoittaa, että hyönteisen siiven siipien esiintymistiheys voi auttaa ihmisiä hillitsemään malariaa ja muita sairauksia sekä torjumaan myös kasveja tuhoavia hyönteisiä. Tämä ei ole monien kuukausien työtä. Tämä on projekti, joka voi vetää useita vuosia. Tavoitteet ovat kuitenkin enemmän kuin jaloja, ja ensimmäiset tulokset on jo saatu, joten tiedemiehet tietävät, mihin suuntaan liikkuu, jotta saavutettaisiin mahdollisimman tehokas vaikutus.