Kesän tullen ja ennen muuta loppukesällä niitä on taas odotettavissa: keittiössä kuhisevia pikku kärpäsiä.
Talvella ne ovat satunnaisia vieraita, peräisin etelän hedelmissä salamatkustaneista munista ja toukista, sillä banaanikärpäset eivät kykene lisääntymään Suomessa talvella. Kesäaikaan yksi naaras pyöräyttää hyvinkin sata munaa.
Banaanikärpäsestä tiedetään erittäin paljon. Etenkin Drosophila melanogaster on ollut kehitysbiologien ja geneetikkojen suosikki yli sata vuotta.
Vaikka ötökkä on vain kahden ja puolen millimetrin mittainen ja sen aivoissa on vain satatuhatta hermosolua ihmisen sataan miljardiin verrattuna, erot geenitoimintojemme välillä eivät viime kädessä ole järin suuria.
Tutkimustulokset pätevät ihmiseen jopa siinä määrin, että banaanikärpästen on vitsailtu olevan geneettisesti pikku ihmisiä, joilla on siivet.
Tuo yhtäläisyys ihmiseen oli mielessä esimerkiksi Helsingin yliopiston tutkijoilla toissa vuonna eLife-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa.
He havaitsivat suuria eroja kahden banaanikärpäslajin sokerinsietokyvyssä, vaikka ne ovat läheistä sukua toisilleen. Lajeista hybridin risteyttäneet tutkijat tunnistivat sen aivoista geenimuutokset, joiden takia aineenvaihdunta ei kyennyt hyödyntämään suuria sokeripitoisuuksia.
Myös ihmisillä elimistön sokerinsietokyky vaihtelee. Tutkijat pohtivatkin banaanikärpäskokeiden perusteella, onko nykypäivän sokeripitoisella ravinnolla vastaavia vaikutuksia ihmispopulaatioille, jotka ovat tottuneet sukupolvien ajan niukkaan ravintoon.
Niin paljon kuin banaanikärpäsestä onkin selvillä, ilmi tulee yhä myös uutta ja yllättävää. Kalifornialaisyliopiston Caltechin tuoreen tutkimuksen mukaan Drosophila melanogaster on sekä nopeudeltaan että sitkeydeltään uskomaton lentäjä.
Caltechin tutkijat vertasivat banaanikärpästen taittamia matkoja kalifornialaisen ultrajuoksija Dean Karnazesin huipputulokseen. Karnazes on taittanut 560 kilometrin matkan 80 tunnissa ja 44 minuutissa, ilman lepotaukoja.
Matka oli 320 000 kertaa hänen oma pituutensa. Aikamoinen tulos mutta ei yhtään mitään verrattuna siihen, miten pitkän etäisyyden banaanikärpänen pystyy hujauttamaan lepäämättä.
Tutkimuksen mukaan se voi lentää jopa kuusi miljoonaa kertaa oman pituutensa. Karnazesin olisi pitänyt juosta kymmenentuhatta kilometriä päästäkseen suhteessa samaan tulokseen.
Idea Caltechin tutkimukseen syntyi vanhasta paradoksista. 1940-luvulla populaatiogenetiikan uranuurtajat olivat hämmästelleet joidenkin banaanikärpäspopulaatioiden samankaltaisuutta, vaikka niiden välillä oli tuhansia kilometrejä.
Lentomatkojen pituutta yritettiin selvittää vapauttamalla banaanikärpäsiä ulkosalla, mutta useimmat jäivät kiertelemään lähistölle.
Kolmisenkymmentä vuotta myöhemmin kokeet tuottivat hieman enemmän tulosta. Tutkijat maalasivat satojatuhansia banaanikärpäsiä kirkkailla fluorivärillä ja vapauttivat ne iltasella. Seuraavana aamuna muutama kärpänen hohteli mätänevien banaanien kimpussa 15 kilometrin päässä.
Yksinkertaiset kokeet herättivät paljon lisäkysymyksiä, kertoo biotekniikan professori Michael Dickinson Caltechin verkkosivulla.
– Kuinka nopeasti ne olivat lentäneet niin kauas? Olivatko ne kulkeutuneet sinne vahingossa tuulen mukana? Luin sen tutkimusartikkelin monta kertaa ja innostuin siitä kovasti.
Omenamehua ja samppajahiivaa
Dickinsonin tutkijaryhmä päätti toistaa kokeet Mojaven autiomaassa kuivuneessa järvenpohjassa. Sinne rakennettiin kymmenen hajuansan kehä, kukin kilometrin päähän paikasta, jossa kärpäset vapautettaisiin.
Ansoissa haiskahdellut hiilidioksidin ja etanolin yhdistelmä on banaanikärpäsille vastustamaton. Cocktail tehtiin sekoittamalla käymisen vauhtiin päässyttä omenamehua ja samppanjahiivaa.
Kun ansojen kamerat oli viritetty ja tuulen suuntaa ja nopeutta mittaava sääasema pystytetty, oli aika päästää Drosophila melanogaster -parvi lentoon. Kärpäset olivat laboratoriossa kasvatettuja, mutta niiden perimään ei ollut kajottu.
Myöskään fluoria tai muuta merkkiväriä ei käytetty, jotta se ei vaikuttaisi urheilusuoritukseen. Tutkijat olivat kuitenkin varmistaneet etukäteen, että luonnon Drosophila melanogaster -kärpäset ovat alueella äärimmäisen harvinaisia, joten ansoista ei löytyisi kuin koekärpäsiä.
Ansojen herkullinen tuoksahdus ei yltänyt vapautuspaikalle, joten porukkalennon sijasta parvi hajaantui jäljittämään ravintoa. Ensimmäiset yksilöt ennättivät ansoille 16 minuutissa. Lentonopeutena se on noin metri sekunnissa.
Aiemmin tehtyjen laboratoriokokeiden perusteella tiedettiin, että energiaa kunnolla tankannut banaanikärpänen kykenee lentämään yhtäjaksoisesti jopa kolme tuntia. Yhteistulos oli, että kärpäseltä onnistuu 12–15 kilometrin matka ja pitempikin, jos tuuli on suotuisa.
Ihmisen mitoilla se tarkoittaisi juoksemista yhtä soittoa pohjoisnavalta päiväntasaajalle.
– Ne pystyvät lentämään kerralla yhtä pitkän ja pitemmänkin matkan kuin useimmat muuttolinnut, suhteutti Dickinson PNAS-lehdessä julkaistun tutkimuksen tuloksia.
Banaanikärpänen osaa sitä paitsi suunnistaa Auringon mukaan ja myös säilyttää suunnan, jonka on valinnut. Se selvisi Dickinsonin laboratoriossa pari vuotta sitten tehdyssä tutkimuksessa.
Kärpänen osaa lisäksi säännellä lentonopeuttaan ja sivusta puhaltavan tuulen vaikutusta, tutkimuksessa todettiin.
Näillä keinoilla on suurin todennäköisyys, että reitille osuu ruoan tuoksahdus, tutkijat päättelivät. Vakiintunut käsitys oli ollut, että hyönteiset hajaantuvat täysin satunnaisiin suuntiin.
Hajut houkuttelevat ja varoittavat
Banaanikärpäsellä on tavattoman hyvä hajuaisti. Se tiedetään useista tutkimuksista. Hajun perusteella se löytää ravintoa ja parittelukumppanin ja tunnistaa viholliset.
Muiden hyönteisten tavoin banaanikärpänen haistaa antenneillaan, joista viesti välittyy aivosoluihin.
Ne reagoivat pieniin haiskahduksiin tehokkuudella, jota tekoälyn suunnittelijat voivat vain kadehtia, ja ohjaavat ötökän ikkunasta sisään, kohti keittiössä ikääntyvää hedelmää tai helmeilevää viinilasia.
Siinä missä ruoan tai parittelukumppanin tuoksu saa banaanikärpäsen suuntaamaan kohti, reaktio vihollisen hajuun on päinvastainen. Viime vuonna Scientific Reports -lehdessä julkaistun australialaistutkimuksen mukaan kärpänen ei kuitenkaan vain käänny karkuun.
Macquarien yliopiston tutkijat totesivat, että Bactrocera tryoni -kärpäset, joita Australiassa kutsutaan queenslandinbanaanikärpäsiksi, ryhtyvät myös olemaan hissukseen haistettuaan vihollisen.
Tutkimuksessa kärpäset altistettiin neljän niitä saalistavan ja yhden niille vaarattoman lajin hajulle. Vaarallisten hämähäkkien ja muurahaisen haju sai kärpäset vähentämään sekä ruoan etsimistä että parittelua ja munimista.
Kokeissa käytetyt banaanikärpäset eivät olleet koskaan kohdanneet näitä vihollisia, joten varovaiseksi muuttuneen käytöksen täytyi olla perinnöllinen taito, ei itse opittua, tutkijat päättelivät.
Uudet havainnot Bactrocera tryonin käyttäytymiseen vaikuttavista tekijöistä ovat Australian hedelmätarhoille rahanarvoista tietoa. Suomalaisessa keittiössä banaanikärpästen parveilu epäilemättä ärsyttää mutta australialaisviljelijöille ne ovat pikkuruisia petoja.
