作者洛里·达何塞，加州理工学院 在捕捉地点，苍蝇被诱人的发酵苹果汁鸡尾酒吸引
通过测量果蝇从释放地到这些陷阱的时间，研究人员可以估计果蝇能走多快多远
信用:F
van Breugel 2005年，一名超级马拉松运动员在80小时内连续跑了560公里(350英里)，没有睡觉或停下来
这个距离大约是跑步者身体长度的324，000倍
然而，根据加州理工学院的最新研究，与果蝇在一次飞行中能飞行的相对距离相比，这一极限壮举相形见绌
加州理工学院的科学家现在发现，果蝇在一次飞行中可以飞行15公里(约9英里)，是其体长的600万倍，相当于普通人飞行10000多公里
与体长相比，这超过了许多候鸟一天能飞的距离
为了发现这一点，研究小组在加州莫哈韦沙漠的一个干涸的湖床上进行了实验，释放苍蝇，并引诱它们进入装有发酵果汁的陷阱，以确定它们的最高速度
这项研究是在迈克尔·迪金森的实验室进行的
和亚伯·米
生物工程和航空学教授兼生物和生物工程执行官
一篇描述这项研究的论文发表在《美国国家科学院院刊》上
这项工作的动机是一个长期的悖论，这个悖论在20世纪40年代被狄奥多西·多勃赞斯基和其他研究美国西南部果蝇物种的群体遗传学先驱发现
多勃赞斯基和其他人发现，相隔数千公里的苍蝇群体在基因上看起来更加相似，而不是通过他们对小苍蝇实际能飞多远的估计就能轻易解释出来的
事实上，当生物学家将苍蝇放在室外时，这些昆虫通常只是在短距离内绕圈嗡嗡叫，就像它们在我们的厨房里那样
苍蝇在野外寻找食物时有不同的行为吗？在20世纪70年代和80年代，一群人口遗传学家试图解决这个矛盾，他们给成千上万只苍蝇涂上荧光粉，一天晚上在死亡谷释放它们
值得注意的是，第二天，该小组在15公里外的腐烂香蕉桶中发现了一些荧光苍蝇
“这些简单的实验提出了很多问题，”迪金森说
“他们飞到那里花了多长时间？它们只是被风吹走了吗？是意外吗？我读过那篇论文很多次，觉得很有启发性
没有人试图用一种方法来重复这个实验，这种方法可以测量苍蝇是否被风携带，它们飞行的速度有多快，它们能飞多远
" 为了测量苍蝇如何分散并与风相互作用，该小组设计了“释放和再捕获”实验
在前博士后学者凯特·莱茨的带领下，该团队数次前往郊狼湖。郊狼湖是一个干涸的湖床，距加州理工学院140英里，位于莫哈韦沙漠，数十万只普通的实验室果蝇在其中
加州理工学院迪金森实验室的研究人员前往莫哈韦沙漠，在一系列实验中释放并追踪数十万只果蝇
他们发现，苍蝇可以长途跋涉，甚至在寻找食物时逆风飞行，这有助于阐明各种昆虫共有的神经生物学和行为工具包
学分:加州理工学院 其目的是释放苍蝇，将它们引诱到设定位置的陷阱中，并测量昆虫在那里飞行的时间
为了做到这一点，研究小组在一个圆环中设置了10个“气味陷阱”，每个陷阱都位于释放地点周围一公里的半径范围内
每个陷阱都包含一种诱人的鸡尾酒，由发酵的苹果汁和香槟酵母组成，这种混合物会产生二氧化碳和乙醇，对果蝇来说是不可抗拒的
每个捕蝇草都有一个摄像头，并且装有单向阀，这样苍蝇就可以爬进捕蝇草里，朝着鸡尾酒的方向，而不会退回去
此外，研究人员建立了一个气象站，在每次实验中测量释放地点的风速和风向；这将表明苍蝇的飞行是如何受到风的影响的
为了不影响它们的飞行性能，研究小组没有给苍蝇涂上像荧光粉这样的标识
那么他们是怎么知道自己在抓果蝇的呢？在发布之前，团队首先放置陷阱，并随着时间的推移进行检查，发现虽然D
黑腹滨鹬在莫哈韦的枣椰园中被发现，它们在郊狼湖极其罕见
该小组释放的苍蝇最初是在水果摊收集的，然后在实验室饲养，但它们没有经过任何方式的基因改造
该小组在获得土地管理局的许可后进行了实验
在实验的时候，研究小组将一桶桶的苍蝇赶到陷阱圈的中心
水桶里装着大量的糖，这样昆虫就能充分地为它们的飞行提供能量；然而，它们不含蛋白质，这给了苍蝇寻找富含蛋白质食物的强大动力
该小组估计，苍蝇将无法从环的中心闻到陷阱，迫使他们分散和搜索
在一个精确的时间，在圆圈中心的一个团队成员同时打开了水桶，并迅速释放了苍蝇
“站在擂台中央打开所有水桶盖子的人目睹了一场壮观的场面，”利奇说
“太美了
苍蝇太多了——多到你被嗡嗡的嗡嗡声淹没了
其中一些会落在你身上，经常在你的嘴、耳朵和鼻子里爬行
" 研究小组在各种风力条件下重复了这些实验
迈克尔·迪金森在莫哈韦沙漠的一个干涸的湖床上放下装有数千只果蝇的水桶后躲开了
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van Breugel 第一批果蝇花了大约16分钟才跑完一公里到达陷阱，相当于大约每秒1米的速度
研究小组将这一速度解释为一个下限(也许这些第一批苍蝇在释放后一段时间内绕圈飞行，或者没有完全直线飞行)
实验室先前的研究表明，一只吃饱的果蝇有能量连续飞行长达三个小时；根据推断，研究小组得出结论
即使在微风中，黑腹果蝇也能在一次飞行中飞行大约12到15公里，如果有顺风的帮助，它会飞得更远
这个距离大约是果蝇平均体长的600万倍(2
5毫米，或十分之一英寸)
举个例子，这就像普通人在一次旅行中要走10000多公里——大致是从北极到赤道的距离
“这些小果蝇的扩散能力被大大低估了
在一次飞行中，它们可以比大多数候鸟走得更远或更远
这些苍蝇是标准的实验室模式生物，但它们几乎从未在实验室外被研究过，所以我们对它们的飞行能力知之甚少，”迪金森说
2018年，迪金森实验室发现，果蝇为了寻找食物，以太阳为地标，作直线飞行；漫无目的地绕圈飞行可能是致命的，所以能够高效地导航是一种进化上的好处
在完成了这项研究中描述的释放实验后，研究小组提出了一个模型，该模型建议每只苍蝇随机选择一个方向，利用太阳在那个方向直线飞行，并小心地调节其前进速度，同时允许自己被风吹向侧面
这使得它能够覆盖尽可能多的距离，并增加它遇到来自食物源的气味的可能性
研究小组将他们的模型与传统的随机昆虫传播模型进行了比较，发现他们的模型可以更准确地解释沙漠相对宽松的结果，因为一旦释放，苍蝇倾向于保持恒定的航向
即使D
melanogaster一直与人类共同进化，这项工作表明苍蝇的大脑仍然包含古老的行为模块
迪金森解释道:“对任何动物来说，如果你发现自己在一个没有食物的地方，你会怎么做？你只是跳来跳去，希望能找到一些水果吗？或者你会说——“好吧，我要选择一个方向，在这个方向上尽可能走得远，并抱最好的希望
“这些实验表明，苍蝇就是这么做的
" 这项研究对运动生态学领域有更广泛的影响，该领域研究种群如何在世界各地移动，本质上是转移生物量供其他动物食用
事实上，在早期的释放前实验中，为了检查当地果蝇的数量，研究小组几次捕捉到一种入侵物种——斑点翅果蝇(Drosophila suzukii)，这种果蝇在西海岸造成了严重的农业损害
“我们在一个偏僻的地方设置了这些陷阱，而不是在有食物的中央山谷，但我们仍然发现这些农业害虫在游荡，”迪金森说
“看到这些引入的物种能用简单的导航策略走多远，有点可怕
" 这篇论文的题目是“果蝇的长距离飞行行为支持了一个基于智能体的昆虫风力传播模型
"
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