หนอนปรสิตบินได้ ใช้พลังพิเศษดักเหยื่อกลางอากาศ

ฟิสิกส์อาจจะแปลกประหลาดในระดับจุลทรรศน์ สำหรับสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่อาศัยอยู่ในระดับนี้ ความผิดปกติเหล่านี้คือสิ่งที่ช่วยให้พวกมันเติบโตได้แม้จะมีขนาดเล็ก ซึ่งรวมถึงหนอนที่นักวิจัยขนานนามว่าเป็นหนึ่งใน “นักกระโดดที่เล็กที่สุดและดีที่สุดในโลก”

สำหรับงานวิจัยล่าสุดใน Proceedings of the National Academy of Sciences นักวิจัยได้ตรวจสอบฟิสิกส์ที่แปลกประหลาดของ “กลไกการชาร์จหนอน” ซึ่งช่วยให้ S. carpocapsae ซึ่งเป็นหนอนกลมปรสิต สามารถกระโดดเข้าใส่เหยื่อกลางอากาศโดยใช้ไฟฟ้าสถิต

เมื่อหนอนจิ๋วหรือไส้เดือนฝอยสัมผัสได้ถึงแมลงที่บินอยู่เหนือศีรษะ มันจะม้วนตัวเป็นห่วงและกระโดดได้สูงถึง 25 เท่าของความยาวลำตัว ซึ่ง “เทียบเท่ากับมนุษย์กระโดดได้สูงกว่าอาคาร 10 ชั้น” ตามที่นักวิจัยกล่าว ในระหว่างการกระโดด พวกมันสามารถหมุนได้ถึง 1,000 รอบต่อวินาที

“ฉันเชื่อว่าไส้เดือนฝอยเหล่านี้เป็นนักกระโดดที่เล็กที่สุดและดีที่สุดในโลก” Victor Ortega-Jiménez ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาและนักชีววิทยาแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ กล่าวในข่าวประชาสัมพันธ์ “คุณอาจคาดหวังว่าจะพบการค้นพบครั้งใหญ่ในสัตว์ใหญ่ แต่สัตว์เล็กๆ ก็เก็บงำความลับที่น่าสนใจมากมายไว้เช่นกัน”

“การใช้ฟิสิกส์ทำให้เราได้เรียนรู้สิ่งใหม่และน่าสนใจเกี่ยวกับกลยุทธ์การปรับตัวในสิ่งมีชีวิต” Ranjiangshang Ran ผู้ร่วมเขียนนำของการศึกษาและนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัย Emory กล่าวในข่าวประชาสัมพันธ์

ไฟฟ้าสถิตหมายถึงการสะสมของประจุไฟฟ้าบนพื้นผิว ซึ่งอาจนำไปสู่การปล่อยประจุอย่างรวดเร็วและสั้นๆ เมื่อพื้นผิวสองแห่งถูกถูเข้าด้วยกัน ทีมงานที่อยู่เบื้องหลังการค้นพบใหม่นี้เคยทำการวิจัยเกี่ยวกับบทบาทของไฟฟ้าสถิตหรืออิเล็กโทรสแตติกในกลยุทธ์การเอาชีวิตรอดที่แตกต่างกันสำหรับสัตว์ป่า

ตัวอย่างเช่น เห็บใช้ไฟฟ้าสถิตในขนของสัตว์เพื่อยกลำตัวขึ้นไปบนตัวสัตว์ ในขณะที่ใยแมงมุมดักจับเหยื่อด้วยไฟฟ้าสถิตโดยใช้หลักการที่คล้ายคลึงกัน จากงานนี้ นักวิจัยได้คิดค้นวิธีการควบคุมศักย์ไฟฟ้าของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ซึ่งช่วยให้พวกเขาสามารถตรวจสอบอากาศพลศาสตร์ของไส้เดือนฝอยได้

สำหรับการทดลอง นักวิจัยสังเกตว่าแมลงวันผลไม้ ซึ่งเป็นโฮสต์ทั่วไปสำหรับไส้เดือนฝอย สร้างแรงดันไฟฟ้าหลายร้อยโวลต์กลางอากาศเพียงแค่กระพือปีก เพื่อวัดและควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอน ทีมงานได้ติดสายไฟขนาดเล็กที่ด้านหลังของแมลงวันผลไม้แต่ละตัว

สำหรับไส้เดือนฝอย ทีมงานใช้กระดาษชื้นเพื่อสร้างสภาวะที่กระตุ้นให้หนอนกระโดด โดยให้ลมเบาๆ เป็น “กำลังใจ” ก่อนที่พวกมันจะกระโดด ตามที่นักวิจัยระบุไว้ในข่าวประชาสัมพันธ์ ในการทดลองบางอย่าง อุโมงค์ลมขนาดเล็กได้เพิ่มลมเบาๆ ให้กับสภาพแวดล้อมเพื่อจำลองสภาพธรรมชาติมากขึ้น

การกระโดดถูกบันทึกโดยใช้กล้องความเร็วสูงพิเศษ ซึ่งบันทึกวิถีจุลทรรศน์ของหนอนที่ 10,000 เฟรมต่อวินาที จากนั้น ทีมงานได้เรียกใช้อัลกอริทึมเชิงคำนวณเกี่ยวกับปัจจัยที่เป็นไปได้สำหรับการคำนวณวิถีของหนอน เช่น แรงดันไฟฟ้ารวม ความเร็วในการเปิดตัว หรือแรงต้าน ซึ่งเป็นเมตริกทั่วไปสำหรับวัตถุที่บินได้

พวกเขาพบว่าแมลงวันผลไม้ที่สร้างแรงดันไฟฟ้าสองสามร้อยโวลต์ทำให้หนอนกระโดดสร้างประจุตรงข้าม สิ่งนี้จะเพิ่มโอกาสที่หนอนจะลงจอดบนเหยื่อได้สำเร็จ อย่างไรก็ตาม หากไม่มีไฟฟ้าสถิต มีเพียงหนึ่งใน 19 วิถีของหนอนเท่านั้นที่ไปถึงแมลง

เพื่อให้ชัดเจน หนอนเสี่ยงอย่างมากขณะกระโดด เนื่องจากการกระทำนั้นใช้พลังงานจำนวนมากและทำให้พวกมันเสี่ยงต่อการถูกล่าหรือแห้งกลางอากาศ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่า “หากไม่มีไฟฟ้าสถิต พฤติกรรมการล่าเหยื่อแบบกระโดดนี้คงไม่มีทางเกิดขึ้นในหนอนเหล่านี้” Ran อธิบาย

กล่าวได้ว่า สิ่งต่างๆ จะเลวร้ายลงเมื่อไส้เดือนฝอยเกาะติดกับเป้าหมาย อย่างน้อยก็จากมุมมองของโฮสต์ใหม่ หลังจากลงจอด หนอนจะเข้าไปในร่างกายของแมลงผ่านช่องเปิดตามธรรมชาติ จากนั้น มันจะปล่อยแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ร่วมกันซึ่งจะฆ่าโฮสต์อย่างรวดเร็ว โดยปกติภายใน 48 ชั่วโมง ปรสิตยังคงกินแบคทีเรียและโฮสต์หลังการตาย โดยวางไข่ในซากศพ

น่าสยดสยอง ใช่ แต่จากการค้นพบใหม่ แสดงให้เห็นว่ามันเต็มไปด้วยจุดตัดที่น่าสนใจระหว่างชีววิทยาและฟิสิกส์!