研究人员发现了一种昆虫的自动行为，帮助它们在实施追踪气味回到源头之前评估风的条件——包括强度和方向。这种能力令人感兴趣；当你从一辆移动的汽车中向外探头时，你能分辨出微风吗？昆虫对气味的反应不仅仅是预设的反应——它们会根据环境调整反应。这种理解可能为开发先进算法在气味检测无人机中定位化学泄漏铺平道路。
是什么导致苍蝇在静止空气中盘旋？这有什么意义？
在2024年7月26日发表在科学期刊Current Biology上的研究中，内华达大学里诺分校的助理教授Floris van Breugel和博士后研究员S. David Stupski探讨了这个以前未解答的问题。他们的发现可能对增强公共安全至关重要——特别是在训练机器人系统以检测化学泄漏方面。
van Breugel指出：“目前，我们缺乏能够追踪气味或化学轨迹的机器人技术。我们不确定定位风中携带的化学物质源头的最有效方法。但昆虫在追踪化学气流方面表现出色。如果我们能掌握它们的方法，可能就能编程出经济高效的无人机，模仿这些策略，识别化学物质和泄漏的来源。”
理解昆虫如何追踪化学轨迹的一个主要挑战是：你无法独立调整风和气味。
为了解决这个问题，van Breugel和Stupski采取了一种新颖的方法，使用基因工程的光敏蛋白，通过光遗传学（optogenetics）技术远程操控果蝇触角中的嗅觉神经元。这项研究获得了450,000美元的空军科学研究办公室资助，使团队能够在不同风环境中为苍蝇提供相同的虚拟气味体验。
他们研究的核心是确定苍蝇在没有风的情况下如何定位气味，这可能类似于苍蝇在你的厨房中寻找香蕉时所面临的条件。研究结果在名为《风门气味驱动自由飞行搜索状态》的Current Biology文章中详细描述，印刷版预计于9月9日发布。
据van Breugel称，苍蝇利用环境信号感知并响应气流和风向，同时寻找食物来源。当有风时，这些信号会激活一种自动的“投掷和疾驰”行为，苍蝇在遇到气味气流（表示食物）时会朝风中前进，然后在气味消失时执行摆动动作——左右移动。科学家们早已承认了投掷和疾驰行为，但van Breugel表示，昆虫在静风中寻找气味所采用的方法大多未知。
通过研究，van Breugel和Stupski发现了另一种自动行为，称为下沉与盘旋，这涉及降低高度并在恒定方向上进行快速重复的转弯。苍蝇以更一致和更频繁的方式执行这一动作，而不是投掷和疾驰动作。
van Breugel表示，这一发现最令人兴奋的方面在于证明了苍蝇能够评估它们的风条件——认知风的存在和方向——然后选择适当的策略来导航这一环境。这种能力非常了不起；你能在从移动汽车窗户向外探头时感知到微风吗？苍蝇并不是简单地对气味作出统一的编程反应，而是表现出适应环境的行为。这一见解可能对开发用于定位化学泄漏的气味检测无人机的更复杂算法至关重要。
下次你试图在家拍打苍蝇时，记住这些昆虫可能对周围环境的意识比你想象中要高。与其拍打，或许只需打开窗户让它出去。
