Alai

Een vlieg zoemt langs je hoofd en landt vlakbij; je pakt een vliegenmepper of rolt een magazijn op en gaat voorzichtig te werk – en je slaat toe!

Maar hoe snel je ook bent, de vlieg is bijna altijd sneller, en meestal slaagt hij erin je klap te ontwijken en ongedeerd te ontsnappen. (Probeert hij je te ergeren?!)

Vliegen hebben veel aanpassingen die hen een verhoogde snelheid, wendbaarheid en waarneming geven, waardoor ze zeer, zeer goed zijn in het opsporen en ontwijken van zelfs de snelste meppen. En nieuw bewijs toont aan dat de aangepaste achtervleugels van vliegen een belangrijke rol spelen bij het lanceren van een snelle start – vaak net op het nippertje.

Vergezeld: 7 verbazingwekkende bug ninja vaardigheden

Huisvliegen (Musca domestica) behoren tot de orde Diptera, of echte vliegen. Diptera vliegen bezitten gemodificeerde achtervleugels die zich hebben ontwikkeld tot kleine, stokachtige structuren met een knop aan het einde, halteres genoemd. Hun trillingen helpen de insecten hun lichaam te stabiliseren tijdens de vlucht, door het voelen van lichaamsrotaties en het doorgeven van informatie aan de vleugels.

Vliegen in de Diptera subgroep Calyptratae, waartoe ook de huisvliegen behoren, laten hun halteres ook trillen tijdens het lopen, maar wetenschappers wisten niet waarom. In een studie online gepubliceerd 13 jan. 2021 in het tijdschrift Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, onderzochten onderzoekers Calyptratae vliegen om te zien of halteroscillatie hun overgang in de lucht beïnvloedde, waarbij extra zintuiglijke input wordt gestuurd om bewegingen in de vleugel- en beenspieren te helpen coördineren.

Gebruik makend van hogesnelheidscamera’s om vastgebonden en vrij gekweekte vliegen vast te leggen tijdens het opstijgen, namen de wetenschappers beelden op met snelheden tot 3.000 beelden per seconde. Zij ontdekten dat Calyptratae vliegen zichzelf ongeveer vijf keer sneller lanceerden dan andere vliegen; hun opstijgingen duurden gemiddeld ongeveer 0,007 seconden (7 milliseconden) en slechts één vleugelslag.

“Geen van de Calyptratae had een opstijgtijd langer dan 14 milliseconden ,” rapporteerden de onderzoekers. Ter vergelijking: de opstijgingen van niet-Calyptratae-vliegen duurden ongeveer 0,039 seconden (39 milliseconden) en vereisten ongeveer vier vleugelslagen, aldus de studie.

Daarna verdoofden de onderzoekers de vliegen en verwijderden ze de halteres, die alle Diptera-vliegen hebben. Vliegen van de Calyptratae zonder deze knobbelige structuren deden er veel langer over om de lucht in te gaan, maar de opstijgtijd werd niet beïnvloed door vliegen van niet-Calyptratae zonder halteres. De stabiliteit tijdens het opstijgen leed ook onder de verwijdering van de halter, maar alleen bij Calyptratae vliegen.

Bij de Calyptratae-insecten bijvoorbeeld, die bekend staan als klapvliegen en die probeerden op te stijgen zonder hun halteres, “resulteerde dit altijd in een noodlanding,” rapporteerden de wetenschappers.

“Dit geeft aan dat voor Calyptratae-vliegen, haltere-input noodzakelijk is voor snelle en stabiele starts,” zei hoofdauteur van de studie Alexandra Yarger, een postdoctoraal onderzoeker aan het Imperial College London. Yarger voerde het vliegenonderzoek uit met het Fox Lab in de afdeling Biologie van de Case Western University, in Cleveland, Ohio.

In staat zijn om te ontsnappen aan predatie is een groot pluspunt voor een dier, en Calyptratae vliegen zijn uiterst succesvol; met ongeveer 18.000 beschreven soorten, omvatten ze ongeveer 12% van de Diptera diversiteit, vertelde Yarger Live Science in een e-mail.

“Bij het uitvoeren van een ontsnappingsvlucht zal er altijd een afweging zijn tussen snelheid en stabiliteit, maar de Calyptratae lijken een manier te hebben gevonden om een deel van het verlies aan stabiliteit teniet te doen door het gebruik van hun halteres,” zei Yarger. “De halteres stellen Calyptratae in staat om snellere en stabielere ontsnappingen uit te voeren dan veel andere vliegsoorten.”

In een oogwenk

Halteres zijn niet het enige geheime wapen in het ontwijkingsarsenaal van een vlieg; zodra een vlieg in de lucht is, kan hij manoeuvres uitvoeren waar een straaljagerpiloot jaloers op zou zijn. Fruitvliegen kunnen van koers veranderen in minder dan 1/100ste van een seconde – ongeveer 50 keer sneller dan een oog kan knipperen, Live Science eerder gemeld. In experimenten, perfect getimede vleugelkleppen gegenereerd genoeg kracht om snel voort te stuwen de vliegen uit de buurt van een roofdier, terwijl in de lucht.

“Deze vliegen rollen tot 90 graden – sommige zijn bijna ondersteboven – om hun kracht te maximaliseren, en te ontsnappen,” vertelde Florian Muijres, die de biomechanica van vliegen bestudeerde aan de Universiteit van Washington in Seattle, en nu aan Wageningen University & Research in Nederland is, Live Science in 2014.

Vliegen hebben ook een uitzonderlijk zicht, wat hen helpt hun sprongen weg van een bedreiging te plannen. Ongeveer 200 milliseconden voor het opstijgen, gebruiken fruitvliegen visuele input die waarschuwt voor dreigend gevaar om hun houding aan te passen en de richting te bepalen die hen in veiligheid zal brengen, schreven wetenschappers in 2008 in het tijdschrift Current Biology.

In feite jongleert hun verbeterde perceptie tot zes keer meer visuele input in één seconde dan mensen kunnen, meldde de BBC in 2017.

De hersenen van dieren nemen het verstrijken van de tijd waar door beelden te verwerken met snelheden die bekend staan als de “flicker fusion rate,” een term die beschrijft hoeveel beelden er per seconde in hun hersenen flitsen. Roger Hardie, emeritus professor in de cellulaire neurowetenschappen aan de Universiteit van Cambridge in Engeland, implanteerde elektroden in de fotoreceptoren van de ogen van vliegen om hun “flicker fusion rate” te meten; hij berekende dat die 400 keer per seconde bedraagt; de gemiddelde “flicker fusion rate” bij mensen is ongeveer 60, aldus de BBC. Dit betekent dat bewegingen die jij als “normaal” waarneemt, voor een vlieg als slow-motion bewegen.

Met al deze ingebouwde voordelen is het geen wonder dat de vlieg die je probeert te meppen kan ontsnappen. Een benadering die je kansen kan verbeteren, is echter het richten van je mep op een plek waar de vlieg waarschijnlijk heen zal gaan, in plaats van waar hij rust, vertelde Michael Dickinson van het California Institute of Technology in Pasadena aan The Independent in 2011.

“Het is het beste om de startpositie van de vlieg niet te meppen,” zei Dickinson. “Richt een beetje naar voren van dat om te anticiperen op waar de vlieg gaat springen.”

Then again, je kunt de vlieg ook gewoon met rust laten, voegde Yarger eraan toe. “Ze hebben net zoveel recht om te overleven als elk ander dier,” zei ze.

EDITOR’S NOTE: Het artikel werd bijgewerkt om 11:35 a.m. ET op 13 januari om citaten van de hoofdonderzoeker en video van experimenten op te nemen.

Oorspronkelijk gepubliceerd op Live Science.