Menemukan makanan dalam gelap membutuhkan keterampilan, terutama jika Anda seorang hawkmoth. Serangga-serangga ini menyeruput nektar bunga dengan bagian mulut yang panjang mirip dengan jerami lengkung raksasa — semuanya melayang-layang di udara ketika sumber makanan mereka bergoyang tertiup angin.
Konten terkait
- Sayap Cantik Luna Moths 'Melempar Serangan Kelelawar
"Melakukan semua itu dalam tingkat cahaya di mana saya tidak akan dapat melihat tangan di depan wajah saya, itu adalah perilaku yang sangat luar biasa untuk hewan dengan otak yang jauh lebih kecil daripada kacang, " kata Simon Sponberg, ahli saraf di Georgia Tech. Sekarang, Sponberg dan rekan-rekannya telah menemukan bahwa hawkmoths telah mengadopsi trik yang tidak biasa untuk mencapai prestasi indra seperti: Dalam kondisi cahaya rendah, serangga sebenarnya dapat memperlambat cara otak mereka memproses cahaya. Walaupun ini membutuhkan biaya — waktu reaksi yang lebih lambat — serangga kebanyakan memakan bunga yang bergerak dengan kecepatan yang tepat.
"Mereka benar-benar menghindari pertukaran, karena mereka mendapatkan sensitivitas tambahan memperlambat sistem visual mereka, tetapi mereka tidak memperlambatnya ke tempat mereka akan benar-benar buruk melacak bunga alami yang mereka pedulikan, " jelas Sponberg . "Mereka sangat selaras dengan lingkungan mereka."
Hawkmoth memiliki mata majemuk yang terdiri dari segi yang disebut ommatidia. Ini tercakup dalam selubung yang membelokkan panjang gelombang cahaya tertentu untuk mengenai kumpulan kecil sel-sel saraf visual, yang kemudian mengirim sinyal ke otak. Otak menyusun mosaik dari kekayaan sinyal untuk membuat gambar. Dalam gelap, sarung menarik kembali, dan mata menyerap sebanyak mungkin panjang gelombang cahaya.
"Mekanismenya berbeda, tetapi efeknya seperti melebarkan bukaan kamera, " kata Sponberg. "Ia mengumpulkan cahaya di wilayah yang lebih luas, " membuat gambar yang lebih cerah. Namun, efek ini tidak cukup untuk membiarkan ngengat benar-benar melihat dalam gelap. “Ini memungkinkan ngengat melihat sekitar seribu kali lebih baik daripada biasanya mereka dapat melihat dalam hal sensitivitas cahaya. Tapi itu tidak cukup untuk bisa melihat di malam hari, ”kata Sponberg.
Beberapa ahli saraf telah menyarankan bahwa serangga, yang melakukan sebagian besar makan mereka saat senja, mungkin sebenarnya memperlambat persepsi cahaya mereka - agak seperti memperlambat kecepatan rana pada kamera untuk mengekspos gambar lebih lama. "Hewan itu akan mengintegrasikan cahaya untuk periode waktu yang lebih lama sehingga dapat mengumpulkan lebih banyak cahaya dan lebih sensitif terhadap benda-benda yang remang-remang, " kata Sponberg.
Untuk menyelidiki, lab Sponberg membuat bunga robot yang dapat bergoyang dengan kecepatan yang terkendali. Tim memantau bagaimana hawkmoths menanggapi bunga bergerak dengan kecepatan yang berbeda dan dalam berbagai tingkat cahaya. Dengan menghitung waktu reaksi serangga, para peneliti melihat bahwa gerakan ngengat cocok dengan model matematika dari pemrosesan otak yang lebih lambat. Rata-rata, ngengat merespons gerakan bunga 17 persen lebih lambat dalam gelap. Kemampuan ngengat untuk melacak bunga-bunga yang bergoyang-goyang sepertinya mencapai 2 Hertz, atau dua ayunan per detik. Apa pun yang lebih tinggi dan mereka kehilangan target, tim melaporkan hari ini di Science .
Dilihat dari atas, seekor elang bergerak dengan bunga robot yang bergoyang ketika memberi makan. Video telah diperlambat empat kali untuk melihat gerakan ngengat dengan lebih baik. (Sponberg Lab, Georgia Tech) Para peneliti tidak benar-benar yakin neuron mana yang melambat di otak serangga. Ngengat tidak mengubah cara mereka bergerak, jadi penyesuaian kecepatan harus terjadi di bagian otak yang mengontrol penglihatan. “Ini bukan hanya seberapa cepat mereka dapat melihat, tetapi seberapa cepat mereka dapat mempercepat bolak-balik — kombinasi fisika otak mereka dan fisika tubuh mereka, ” kata Sponberg.
Jadi, apakah batas kecepatan ngengat itu sewenang-wenang, atau apakah ia memiliki implikasi aktual di alam liar? Tim memilih bunga yang sering dikunjungi oleh hawkmoths. Di luar, mereka merekam video bunga-bunga bergerak dan melacak kecepatan mereka. Bunga tidak hanya bergoyang dengan kecepatan yang bagus dan stabil. Namun, tim menemukan bahwa apakah mereka bertiup ke satu sisi atau bergerak bolak-balik, bunga tidak bergerak lebih cepat dari 2 Hertz setidaknya 90 persen dari waktu.
Kali ini dilihat dari samping, seekor hawkmoth melacak bunga robot di bawah cahaya redup. Bunga yang bergerak lebih lambat terbukti lebih mudah dilacak oleh ngengat. (Sponberg Lab, Georgia Tech) Ketika ngengat ini menghirup nektar, mereka juga menyerbuki tanaman. Dalam permainan penyerbukan, pemandangan dan aroma tanaman tertentu sering berevolusi untuk disesuaikan dengan indera penyerbuk pilihan mereka. Pekerjaan baru menunjukkan bahwa gerak mungkin sama terkoordinasi. Namun apakah bunga atau serangga yang membatasi hubungan ini masih belum jelas. "Akan sulit untuk membuktikan, bagaimanapun, " kata Eric Warrant, seorang ahli zoologi di Lund University di Swedia, yang juga menulis sebuah perspektif tentang penelitian ini.
Yang terpenting, memahami visi dan penerbangan hawkmoth dapat memiliki aplikasi dalam robotika, catat Noah Cowan, seorang insinyur di Universitas Johns Hopkins. Temuan ini dapat "memberikan petunjuk tentang bagaimana membangun sistem kontrol atau sistem penerbangan yang lebih baik, " jelasnya.
Dan dari perspektif biologi dasar, "fakta bahwa ngengat melambat cukup untuk tetap menanggapi kecepatan bunga bergerak benar-benar keren, dan itu menunjukkan seberapa baik otak ngengat disesuaikan dengan lingkungannya, " tambah Jessica Fox, seorang ahli saraf di Case Western Reserve yang tidak berafiliasi dengan penelitian ini. Banyak serangga lain harus menavigasi lingkungan cahaya yang beragam — dari lalat buah ke lebah dan tawon malam hari. Meskipun bug ini mungkin tidak mengadaptasi pemrosesan visual mereka dengan cara yang persis sama, ada kemungkinan bahwa hewan lain menggunakan strategi yang sama.
"Hawawothoth adalah binatang pertama di mana kita telah melihat strategi ini, " kata Fox, "tapi aku yakin itu bukan yang terakhir."
