ไขปริศนาว่า "ยุง"บินเข้าถึงเป้าหมายได้อย่างไร

ยุงหิวโหยนับร้อย อาสาสมัครนักศึกษา และชุดตาข่าย สิ่งเหล่านี้ ช่วยเราไขปริศนาว่าแมลงมรณะเหล่านี้เข้าถึงเป้าหมายได้อย่างไร

ยุงเป็นสัตว์ที่คร่าชีวิตมนุษย์มากกว่าสงครามเสียอีก โลกต้องจ่ายเงินกว่า 2.2 หมื่นล้านดอลลาร์ต่อปีเพื่อสู้กับแมลงตัวจิ๋วที่มีน้ำหนักน้อยกว่าเมล็ดข้าวถึง 10 เท่า และมีสมองเพียง 2 แสนนิวรอน แต่การจะควบคุมพวกมันได้ เราต้องเข้าใจก่อนว่า "พวกมันคิดและเคลื่อนที่อย่างไร" เมื่ออยู่ใกล้มนุษย์

ยุงหาเหยื่อได้อย่างไร จากยุงทั้งหมด 3,500 สายพันธุ์ มีมากกว่า 100 สายพันธุ์ที่ถูกจัดว่าเป็นยุงที่ชอบดูดเลือดมนุษย์ หมายความว่าพวกมันชอบดูดเลือดมนุษย์เป็นพิเศษ ยุงบางสายพันธุ์จะเลือกดูดเลือดคนเพียงคนเดียวจากฝูงวัวจำนวนมาก

นี่เป็นเรื่องที่น่าทึ่งมากเมื่อพิจารณาว่ายุงบินได้ไม่เก่ง พวกมันจะหยุดบินเมื่อมีลมพัดเบาๆ เพียง 2-3 ไมล์ต่อชั่วโมงซึ่งเป็นความเร็วลมเดียวกับที่หางม้าแกว่ง ไปมา ในสภาพอากาศที่สงบกว่านั้น ยุงจะใช้สมองขนาดจิ๋วของมันในการติดตามความร้อน ความชื้น และกลิ่นของมนุษย์ที่พัดมาตามลม

การทดลองที่ต้อง "เสียสละ" ทีมนักวิจัยจาก Georgia Tech นำโดย David Hu ต้องการศึกษาพฤติกรรมการบินของยุงในสภาพแวดล้อมที่เหมือนจริง พวกเขาจึงต้องการ "เหยื่อล่อ" ที่เป็นมนุษย์จริงๆ

ภาพบางส่วนของอาการคันที่เกิดขึ้นกับคริส ซูโอ หลังจากการถูกยุงกัด

อาสาสมัคร: Chris Zuo นักศึกษาปริญญาเอกผู้ยอมเอาตัวเข้าแลก

อุปกรณ์: ในตอนแรกพวกเขาใช้ชุดตาข่าย แต่ยุงก็ยังหาทางกัดจนได้ (ทิ้งรอยตุ่มคันนับร้อยไว้บนตัว Chris) ภายหลังจึงเปลี่ยนเป็นเสื้อแขนยาวที่ซักด้วยผงซักฟอกไร้กลิ่น พร้อมสวมถุงมือและหน้ากากอนามัยเพื่อความปลอดภัย

เช่นเดียวกับแฟนคลับตัวยง ยุงก็ถูกดึงดูดเข้าหาขอบสีเข้มของโลโก้จอร์เจียเทค 

เทคโนโลยีการติดตาม นักวิจัยใช้ระบบกล้องอินฟราเรดความเร็วสูงที่บันทึกภาพได้ 100 เฟรมต่อวินาที ครอบคลุมพื้นที่ขนาดเท่าคอนโดสตูดิโอ ซึ่งทำให้ได้ข้อมูลเส้นทางการบินของยุงที่ละเอียดที่สุดในประวัติศาสตร์ โดยศึกษาว่ายุงตอบสนองต่อสิ่งเร้าต่าง ๆ อย่างไร เช่น...

วมชุดตาข่ายรอรับยุงพลางตั้งคำถามกับการตัดสินใจในชีวิตของเขา 

-ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2): ลมหายใจของเรา

-ความร้อน: อุณหภูมิจากร่างกาย

-ภาพปรากฏ: เช่น โลโก้สีเข้มบนเสื้อผ้า

ผลการศึกษาที่น่าสนใจ จากการวิเคราะห์ข้อมูลเส้นทางการบินจำนวนมหาศาล ทีมวิจัยพบพฤติกรรมเฉพาะที่เรียกว่า "Double Takes" (การหันกลับมามองซ้ำ) และ "Fly-bys" (การบินผ่าน)

รูปแบบการบินของยุงจะเปลี่ยนแปลงไปตามชนิดของเป้าหมายที่ปรากฏ

-เป้าหมายทางสายตา: ยุงมักจะบินผ่านไปเฉยๆ (Fly-bys) หากมีแค่เป้าหมายที่เป็นรูปภาพ

-CO2 และความร้อน: เมื่อยุงได้กลิ่น CO2 หรือสัมผัสความร้อน พวกมันจะชะลอความเร็วลงและวนกลับมาตรวจสอบเป้าหมาย (Double Takes) บ่อยขึ้น

-ยุงจะเปลี่ยนทิศทางและเร่งความเร็วเหมือนเครื่องบิน พวกมันไม่ได้บินสุ่มไปเรื่อยๆ แต่มีการปรับพฤติกรรมตามระยะห่างและความเข้มข้นของสิ่งเร้าจากเหยื่อ

ทำไมเรื่องนี้ถึงสำคัญ งานวิจัยนี้ช่วยสร้าง "แบบจำลองทางคณิตศาสตร์" ของการบินของยุง ซึ่งจะมีประโยชน์มหาศาลในอนาคต

-การออกแบบกับดัก: กับดักยุงในปัจจุบันมีประสิทธิภาพต่ำ (ยุงหนีไปได้ 50-90%) ข้อมูลนี้จะช่วยให้สร้างกับดักที่ดึงดูดและจับยุงได้แม่นยำขึ้น

-สารไล่ยุง: ช่วยให้เข้าใจว่าสารเคมีชนิดไหนที่ขัดขวางการตัดสินใจของยุงได้ดีที่สุด

-การควบคุมโรค: หากเราเข้าใจ "อัลกอริทึม" ในสมองยุง เราจะสามารถพยากรณ์และป้องกันการแพร่ระบาดของโรคอย่าง ไข้เลือดออก หรือ มาลาเรีย ได้ดียิ่งขึ้น

 ความทุ่มเทของนักศึกษาที่ยอมให้ยุงกัดในห้องทดลอง ช่วยให้เราได้ข้อมูลสำคัญที่จะนำไปสู่การสร้างเทคโนโลยีปกป้องชีวิตผู้คนนับล้านจากโรคที่มียุงเป็นพาหะ

ชมคลิป ยุง 100 ตัวบินวนรอบตัวคริส ซูโอ เป็นเวลา 10 นาที แต่ภาพที่แสดงมีเพียงส่วนน้อยของร่องรอยการบินเท่านั้น

ยุงบินเข้าหาเป้าหมายด้วย 3 ขั้นตอน  ระยะไกล: ตามกลิ่นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากลมหายใจและกลิ่นเหงื่อเพื่อระบุทิศทาง ระยะกลาง: ใช้สายตามองหาวัตถุที่มีสีเข้มหรือสีที่ตัดกับสภาพแวดล้อมเพื่อเข้าใกล้ ระยะใกล้: ใช้เซนเซอร์ความร้อนล็อกเป้าหมายเพื่อบินวนกลับมาตรวจสอบและลงจอดกัดให้แม่นยำ