حشرات نقش حیاتی در زنجیره‌های غذایی و گرده‌افشانی دارند. اما طی 20 سال گذشته، جمعیت آن‌ها به دلیل تغییرات سریع اقلیمی به شدت کاهش یافته است.
در یک مطالعه جدید، دانشمندان بینش تازه‌ای درباره نحوه سازگاری گونه‌های خاصی از مگس‌ها با تغییرات دمایی به دست آورده‌اند.
مطالعه بر روی دو گونه مگس در اقلیم‌های مختلف
پژوهشگران دانشگاه نورث‌وسترن دو گونه مگس از مناطق مختلف را مورد بررسی قرار دادند: یکی از جنگل‌های مرتفع شمال کالیفرنیا و دیگری از بیابان‌های گرم جنوب‌غربی ایالات متحده.
یافته‌ها نشان می‌دهد که این مگس‌ها به شکل متفاوتی گرما را حس کرده و به آن واکنش نشان می‌دهند. این مطالعه نشان می‌دهد که تغییرات در سیستم عصبی مغز و حساسیت به گرما تعیین می‌کند که یک مگس شرایط گرم یا خنک را ترجیح می‌دهد.
این پژوهش می‌تواند به پیش‌بینی اثرات تغییرات اقلیمی بر پراکندگی و رفتار حشرات کمک کند. حشراتی مانند مگس‌ها که خون‌سرد هستند، برای تنظیم دمای بدن خود به محیط وابسته‌اند.
واکنش آن‌ها به تغییرات دمایی، اطلاعات ارزشمندی درباره اثرات گسترده‌تر تغییرات آب‌وهوایی ارائه می‌دهد.
نحوه سازگاری مگس‌ها با تغییرات دمایی
دانشمندان دریافتند که مگس‌های جنگل‌های خنک، به دلیل گیرنده‌های مولکولی حساس به گرما در شاخک‌هایشان، از گرما دوری می‌کنند.
در مقابل، مگس‌های بیابانی به سمت گرما جذب می‌شوند که این امر به تغییراتی در سیم‌کشی عصبی مغزشان مرتبط است. این سازگاری‌ها احتمالاً در طول میلیون‌ها سال تکامل یافته‌اند، زیرا هر گونه خود را با شرایط محیطی‌اش وفق داده است.
این پژوهش نشان می‌دهد که چگونه حیوانات برای دمای خاصی ترجیح پیدا می‌کنند. درک این سازگاری‌ها می‌تواند به پیش‌بینی رفتار آینده حشرات در دنیایی که به سرعت در حال تغییر است، کمک کند.
کمبود داده درباره حشرات و تغییرات اقلیمی
مارکو گالیو، متخصص علوم اعصاب از دانشگاه نورث‌وسترن، می‌گوید:
«حشرات به‌ویژه در برابر تغییرات اقلیمی آسیب‌پذیر هستند.»
وی افزود:
«رفتار، نخستین واسط میان یک جانور و محیطش است. حتی پیش از آنکه جانور برای بقا یا نابودی بجنگد، می‌تواند از طریق مهاجرت یا تغییر پراکندگی‌اش به تغییرات اقلیمی واکنش نشان دهد.»
«ما در حال حاضر شاهد کاهش جمعیت حشرات در بسیاری از مناطق هستیم و حتی ناقلان بیماری‌هایی مانند ویروس زیکا و مالاریا به مناطق جدید گسترش پیدا کرده‌اند.»
گالیو، استاد بخش علوم اعصاب و پژوهشگر زیست‌شناسی مولکولی در کالج علوم و هنرهای واینبرگ، بر روی مگس‌های میوه و سیستم‌های حسی آن‌ها تحقیق می‌کند.
او خاطرنشان کرد که داده‌های مربوط به حشرات و دما محدود است، زیرا «تعداد کمی از مردم به سرنوشت حشرات اهمیت می‌دهند.» اما آمارهای موجود نشان‌دهنده کاهش چشمگیر جمعیت آن‌ها در 20 تا 50 سال گذشته است.
حشرات 70 درصد از محصولات کشاورزی را گرده‌افشانی می‌کنند و بخش اساسی زنجیره غذایی در اکوسیستم‌های زمینی هستند. نابودی آن‌ها می‌تواند منجر به خسارات زیست‌محیطی فاجعه‌بار شده و به طور مستقیم بر رفاه انسان تأثیر بگذارد.
حساسیت دمایی در مگس‌ها
آزمایشگاه پروفسور گالیو سال‌هاست که بر روی واکنش حشرات کوچک به دماهای مختلف تحقیق می‌کند.
او می‌گوید:
«مگس میوه یک مدل بسیار قدرتمند برای مطالعه چگونگی پردازش دنیای بیرونی در مغز است.»
دهه‌ها تحقیق در زمینه ژنتیک و علوم اعصاب، نقشه‌ای دقیق از مغز مگس ایجاد کرده است که از هر حیوان دیگری کامل‌تر است.
دانشمندان کنجکاو بودند که ببینند مدارهای مغزی بین گونه‌هایی که در محیط‌های حرارتی مختلف زندگی می‌کنند، چه تفاوت‌هایی دارند.
با استفاده از ابزارهایی مانند کریسپر (CRISPR)، آن‌ها مکانیزم‌های ژنتیکی و عصبی را که تنظیم‌کننده‌ی ترجیح دمایی هستند، مطالعه کردند.
متیو کاپک، دانشجوی دکترای دانشگاه نورث‌وسترن و نویسنده اصلی این تحقیق، توضیح داد که مگس‌های متعلق به اقلیم‌های مختلف، دما را در آستانه‌های متفاوتی حس می‌کنند.
این کشف، تا حدی دلیل تمایل مگس‌های جنگلی به دماهای خنک را توضیح می‌دهد، اما علت جذب مگس‌های بیابانی به گرما را به طور کامل مشخص نمی‌کند.
جستجوی دمای مطلوب برای حشرات
کاپک توضیح داد:
«مگس‌های بیابانی به نظر می‌رسید که فعالانه به سمت دمای گرم‌تر جذب می‌شوند – در حدود 90 درجه فارنهایت، در حالی که دمای مطلوب مگس‌های جنگلی کمتر از 70 درجه فارنهایت است.»
«در واقع، آستانه‌ی فعال‌سازی حسگرهای گرمایی در شاخک‌های مگس، با محدوده‌ی دمایی مورد علاقه‌ی آن‌ها مطابقت دارد، نه با دمایی که باید از آن اجتناب کنند.»
مگس‌های بیابانی، به جای دوری از دماهای بالا، گرما را به عنوان چیزی مطلوب در نظر می‌گیرند. مدارهای مغزی آن‌ها طوری تنظیم شده‌اند که به جای فرار از گرما، به سمت آن جذب شوند.
چرا مگس‌های بیابانی به گرما جذب می‌شوند؟
ابتدا، گالیو این پدیده را گیج‌کننده می‌دانست. اگر بیابان‌ها در طول روز داغ هستند، چرا مگس‌ها به دنبال گرما می‌گردند؟
یک سفر تحقیقاتی به بیابان آنزا بوره‌گو در جنوب کالیفرنیا، پاسخ را مشخص کرد.
السیا پارا، استاد پژوهشی علوم اعصاب و نویسنده کلیدی این مطالعه، گفت:
«بیابان‌های این منطقه در طول روز بسیار گرم هستند، اما با غروب خورشید، دما به سرعت کاهش می‌یابد و شب‌ها ممکن است بسیار سرد شود.»
«مگس‌های این اقلیم احتمالاً باید دائماً به تغییرات سریع دما توجه کنند و همیشه به دنبال محدوده‌ی دمایی مطلوب باشند؛ روزها در سایه پناه بگیرند و شب‌ها برای گرما در کاکتوس‌ها مخفی شوند.»
مگس‌های مناطق معتدل، فقط در برابر تغییرات دمایی شدید واکنش نشان می‌دهند، اما مگس‌های بیابانی برای بقا باید به طور مداوم تغییرات دما را پایش کنند.
ارتباط میان حشرات، اقلیم و دما
ردیابی مداوم دمای مطلوب، انرژی‌بر است. اما برای مگس‌های بیابانی، این یک استراتژی حیاتی برای بقا محسوب می‌شود.
پروفسور گالیو رفتار آن‌ها را بخشی از یک پازل بزرگ‌تر درباره چگونگی سازگاری حیوانات با اقلیم‌های مختلف می‌داند.
او می‌گوید:
«ما همچنین می‌خواهیم بدانیم که حیوانات چگونه در طول تکامل به دماهای مختلف سازگار شده‌اند، تا بتوانیم بهتر درک کنیم و حتی پیش‌بینی کنیم که آن‌ها چگونه به تغییرات اقلیمی کنونی واکنش نشان خواهند داد.»
«البته، ما برای حشرات اهمیت قائل هستیم و امیدواریم یافته‌های ما بتواند به درک و حفاظت بهتر از آن‌ها کمک کند.»
این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.
