北京
科学家发现，苍蝇有一种自动行为，可以帮助它们评估风况（风的存在和方向），然后采取策略追踪气味来源。它们能够做到这一点令人惊讶——如果你把头探出行驶中的汽车，你能分辨出是否有微风吗？苍蝇不仅会用预先设定的反应对气味做出反应，还会根据具体情况做出反应。这些知识可能可以用于训练更复杂的算法，让气味探测无人机找到化学品泄漏的源头。
在 2024 年 7 月 26 日由科学期刊《当代生物学》在线发表的一篇论文中，内华达大学里诺分校助理教授 Floris van Breugel 和博士后研究员 S. David Stupski 回答了这个至今尚未解答的问题。而这个答案可能是公共安全的关键——具体来说，就是如何更好地训练机器人系统来追踪化学品泄漏。
“我们目前没有机器人系统来追踪气味或化学羽流。”范布鲁格尔说，“我们不知道如何有效地找到风媒化学物质的来源。但昆虫非常擅长追踪化学羽流，如果我们真的了解它们是如何做到的，也许我们可以训练廉价的无人机使用类似的过程来寻找化学物质和化学物质泄漏的来源。”
理解昆虫如何追踪化学羽流的一个基本挑战——因为风和气味无法独立操纵。
为了应对这一挑战，van Breugel 和 Stupski 使用了一种新方法，通过基因导入感光蛋白，可以远程控制飞行果蝇触角上的神经元（特别是“嗅觉”神经元），这种方法称为光遗传学。这些实验是美国空军科学研究办公室资助的一项 45 万美元项目的一部分，它使果蝇可以在不同的风况下获得相同的虚拟嗅觉体验。
范·布鲁格尔和斯图普斯基想知道的是：当没有风时，苍蝇如何找到气味？毕竟，这很可能是苍蝇在厨房里寻找香蕉时的风体验。
范布鲁格尔表示，苍蝇利用环境线索来探测和响应气流和风向，以找到食物来源。在有风的情况下，这些线索会触发一种自动的“抛出和涌动”行为，即苍蝇在遇到化学羽流（表示有食物）后会迎风涌动，然后在失去气味时抛出——左右移动。科学家早已了解了抛出和涌动的行为，但范布鲁格尔表示，昆虫如何在静止的空气中寻找气味根本就不为人所知。
通过他们的研究，van Breugel 和 Stupski 发现了另一种自动行为，即下沉和盘旋，这涉及降低高度并朝一致方向反复快速转弯。苍蝇会持续且重复地执行这种天生的动作，甚至比抛投和跃起行为还要频繁。
范布鲁格尔表示，这一发现最令人兴奋的方面是，它表明苍蝇显然能够评估风的状况，然后部署一种在这些条件下行之有效的策略。它们能够做到这一点实际上相当令人惊讶——如果你把头伸出行驶中的汽车窗外，你能分辨出是否有微风吗？苍蝇不仅像简单的机器人一样每次都以相同的预编程反应对气味做出反应，而且它们会根据具体情况做出反应。这些知识可能可以应用于训练更复杂的算法，让气味探测无人机找到化学泄漏的源头。
因此，下次您尝试在家中拍打苍蝇时，请考虑这样一个事实：苍蝇实际上可能比您更了解自然环境。也许只需打开窗户让苍蝇飞出去即可。
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