Hoe vliegende muggen ontsnappen aan een meppende hand

De onderzoekers filmden en analyseerden bijna 500 ontsnappingsmanoeuvres van muggen, om de aerodynamische krachten te bepalen die zowel door de mug als de luchtstroom werden gegenereerd. Hun resultaten zijn onlangs gepubliceerd in een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Current Biology.

Twee keer hogere botsingskans

Volgens onderzoeker Antoine Cribellier kan een combinatie van scherpe zintuigen en snelle reflexen muggen helpen de dans te ontspringen, door mee te liften op de luchtgolf geproduceerd door een mepper. Eerst toonde hij aan dat het gebruik van een geperforeerde mepper, in vergelijking met een exemplaar zonder perforatie, om vrij vliegende malariamuggen aan te vallen, leidde tot een twee keer zo hoge botsingskans. Dit bevestigt een zeer oude intuïtie dat het veel gemakkelijker is om een mug te slaan met een geperforeerde vliegenmepper dan met je blote hand.

In een eerdere studie - ook gepubliceerd in Current Biology - toonde het onderzoeksteam al aan dat muggen voortdurend onvoorspelbaar vliegen, om hun ontsnappingskansen te vergroten. Ze ontdekten zelfs dat muggen hun onvoorspelbare gedrag afhankelijk van de lichtomstandigheden moduleren. "Maar in het nieuwste onderzoek richtte ons team zich op de details van de ontsnappingsmanoeuvres die muggen vertonen wanneer ze worden aangevallen, soms bij volledige duisternis," legt Cribellier uit.

High-tech tools: high-speed videografie en AI

Om een menselijke hand te simuleren werd op basis van de positie en snelheid van de muggen een mechanische vliegenmepper automatisch geactiveerd. Om te begrijpen hoe muggen de luchtstroom gebruiken die door een aanval wordt gegenereerd, gebruikten de onderzoekers drie hogesnelheidscamera's die 12.500 beelden per seconde opnamen.

Zo'n hoge framerate is nodig om de bewegingen van muggenvleugels, die ongeveer 500 keer per seconde slaan, in detail te kunnen beschrijven. De videobeelden werden geanalyseerd met AI- beeldherkenningssoftware. "Door deze metingen te combineren met numerieke simulaties van de luchtstroom, was het mogelijk om de aerodynamische krachten te schatten die door de luchtstroom en door de muggen zelf werden gegenereerd, en die leidden tot hun succesvolle ontsnappingsmanoeuvres," aldus Cribellier.

Muggen surfen actief op door de mepper veroorzaakte drukgolf

Tot slot konden de onderzoekers ontdekken hoe muggen ontsnappen aan een mep. Ze ontdekten dat muggen een combinatie van actieve en passieve mechanismen gebruiken; eerst kunnen muggen de aanval detecteren en actief een bocht maken, weg van het gevaar. Vervolgens worden de ontsnappende muggen weggeduwd door de luchtstroom die door de mepper wordt veroorzaakt, en bewegen ze zodoende passief mee met de luchtgolf alsof ze erop surfen.

- Helaas, uw cookie-instellingen zijn zodanig dat de video niet getoond kan worden - pas uw permissie voor cookies aan

De auteurs toonden ook aan dat zowel de actieve als de passieve component niet verwaarloosd kan worden. Afhankelijk van of de vliegenmepper goed zichtbaar of bijna onzichtbaar was, was de passieve component verantwoordelijk voor 20% tot 40% van de totale versnelling die muggen nodig hadden om te ontsnappen. Volgens de auteurs wordt zo'n grote afhankelijkheid van passieve effecten bij aanvallen tijdens het vliegen waarschijnlijk gebruikt door miljoenen insectensoorten van vergelijkbare of kleinere afmetingen dan muggen.

Kennis als basis voor innovaties in de strijd tegen malariamuggen

In toekomstige studies wil het team ontdekken welke sensoren - zoals gevoelige haren of antennes - muggen gebruiken om de inkomende luchtstroom te detecteren, en wat de minimale luchtstroomsnelheid is die ze kunnen detecteren. Ook willen ze onderzoeken hoe deze nieuwe kennis gebruikt kan worden om vallen te verbeteren die luchtstroming gebruiken om muggen te vangen. Dergelijke vallen worden gezien als veelbelovende middelen om muggen te bestrijden en te voorkomen dat ze ziektes zoals malaria verspreiden. Het bleek echter dat muggen vaak in staat zijn om de vangzone van deze vallen, waar de luchtsnelheden het hoogst zijn, te vermijden. Nu we weten hoe muggen dit doen, kunnen we mogelijk vallen hierop aanpassen.