Lo studio "Wind Gates Olfaction Driven Search States in Free Flight", pubblicato su Current Biology da S. David Stupski e Reno Floris van Breugel dell’università del Nevada, cerca di rispondere a una domanda rimasta finora senza risposta: «Perché i moscerini ronzano in cerchio quando l'aria è ferma?» E spiegano che capirlo è importante perché «Quella risposta potrebbe contenere una chiave per la sicurezza pubblica, in particolare, come addestrare meglio i sistemi robotici a tracciare le perdite chimiche».
Van Breugel spiega che «Al momento non abbiamo sistemi robotici per tracciare odori o pennacchi chimici. Non sappiamo come trovare in modo efficiente la fonte di una sostanza chimica trasportata dal vento. Ma gli insetti sono straordinariamente bravi a tracciare pennacchi chimici e se capissimo davvero come lo fanno, forse potremmo addestrare droni poco costosi a usare un processo simile per trovare la fonte di sostanze chimiche e perdite chimiche».
Per capire come gli insetti individuano le tracce chimiche (in pratica, come fa un moscerino della frutta mosca a trovare la banana nella nostra cucina?) bisogna partire dal fatto che il vento e gli odori non possono essere manipolati in modo indipendente. Per risolvere questo problema, van Breugel e Stupski hanno utilizzato un nuovo approccio che consente di controllare a distanza i neuroni, in particolare i neuroni "olfattivi", sulle antenne dei moscerini della frutta, utilizzando l’ optogenetica per introdurre geneticamente proteine fotosensibilio. Questi esperimenti, parte di un progetto da 450.000 dollari finanziato dell’Air Force Office of Scientific Research Usa, hanno reso possibile offrire ai moscerini identiche esperienze di olfatto virtuale in diverse condizioni di vento.
Quel che van Breugel e Stupski volevano sapere è: come fanno i moscerini a trovare un odore quando non c'è vento a trasportarlo? Che è probabilmente quel che succede a un moscerino quando cerca una banana in una cucina dove il vento non c’è.
Van Breugel spiega ancora che «Per trovare le loro fonti di cibo, I moscerini usano segnali ambientali per rilevare e rispondere alle correnti d'aria e alla direzione del vento. In presenza di vento, questi segnali innescano un comportamento automatico "cast-and-surge ", in cui la mosca si lancia nel vento dopo aver incontrato una nube chimica (che indica cibo) e poi si sposta da un lato all'altro quando perde l'odore. Il comportamento di lancio e impennata è stato a lungo compreso dagli scienziati ma era fondamentalmente sconosciuto il modo in cui gli insetti cercavano un odore nell'aria ferma».
Il nuovo studio ha scoperto un altro comportamento automatico, che i ricercatori hanno chiamato sink and circle, che comporta l'abbassamento dell'altitudine e ripetute e rapide virate in una direzione coerente e dicono che «I moscerini eseguono questo movimento innato in modo coerente e ripetitivo, persino più del comportamento cast-and-surge.»
Van Breugel conclude: «L'aspetto più entusiasmante di questa scoperta è che dimostra che i moscerini sono chiaramente in grado di valutare le condizioni del vento, la sua presenza e direzione, prima di mettere in atto una strategia che funzioni bene in queste condizioni. Il fatto che possano farlo è in realtà piuttosto sorprendente: riuscite a capire se c'è una leggera brezza se sporgete la testa dal finestrino di un'auto in movimento? I moscerini non reagiscono semplicemente a un odore con la stessa risposta preprogrammata ogni volta come un semplice robot, rispondono in modo appropriato al contesto. Questa conoscenza potrebbe potenzialmente essere applicata per addestrare algoritmi più sofisticati per i droni che rilevano gli odori per trovare la fonte delle perdite chimiche».
