Ia adalah petang musim panas yang hangat di kampung Lupiro, Tanzanian, dan Mikkel Brydegaard sedang merangkak di sebuah pondok batu bata, cuba memperbaiki laser patah. Di sebelahnya, di atas tripod yang tinggi, tiga teleskop menunjukkan melalui tingkap di sebuah pohon di kejauhan. Komputer riba terletak pada kotak terbalik, menunggu untuk menerima isyarat.
Kandungan Terkait
- Muzik atau Penyalahgunaan Haiwan? Sejarah Ringkas Piano Kucing
Dengan laser bekerja, sistem ini dikenali sebagai radar seperti lidar, Brydegaard memberitahu saya, tetapi menggunakan laser dan bukannya gelombang radio. Persediaan itu sepatutnya mengumpulkan data yang tepat tentang pergerakan nyamuk malaria. Tetapi ketika matahari mula diletakkan di luar, Brydegaard semakin gugup. Beliau dan rakan-rakannya telah menghabiskan seminggu di Tanzania, dan peranti mereka masih belum mula mengumpul data. Mereka hampir kehabisan masa.
Esok, gerhana matahari akan menghilangkan matahari di Tanzania - satu peristiwa yang berlaku sekali setiap beberapa dekad di sini, dan Brydegaard dan pasukannya dari Universiti Lund di Sweden telah mengembara beribu-ribu batu untuk melihat. Matlamat segera mereka adalah untuk melihat jika gerhana mempengaruhi tingkah laku serangga yang membawa penyakit. Walau bagaimanapun, misi mereka yang lebih besar adalah untuk menunjukkan bahawa laser dapat merevolusikan bagaimana serangga dipelajari.
Lidar melibatkan menembak pancaran laser di antara dua titik - dalam kes ini, di antara pondok dan pokok itu. Apabila serangga terbang melalui rasuk, mereka akan menyerakkan dan mencerminkan cahaya ke teleskop, menghasilkan data dari mana para saintis berharap untuk mengenal pasti spesies yang berbeza. Pada ketika hama memusnahkan makanan yang cukup untuk mengekalkan seluruh negara - dan apabila penyakit bawaan serangga membunuh ratusan ribu orang setiap tahun - susunan rasuk dan lensa ini mungkin dapat meningkatkan jutaan nyawa.
Tetapi tanpa laser bekerja, perjalanan ke Tanzania tidak akan dikira apa-apa.
Sudah, pasukan itu telah hampir berputus asa. Beberapa hari lalu, kedua-dua laser berkuasa tinggi gagal berfungsi. "Pemikiran pertama saya adalah, OK - pak semua, kami kembali ke belakang, " Brydegaard memberitahu saya. "Di mana-mana di Tanzania kita dapat mencari alat ganti." Dia fikir dengan kepayahan tentang puluhan ribu dolar yang mereka belanjakan untuk peralatan dan perjalanan. Tetapi kemudian dia berjalan ke bandar dengan Samuel Jansson, pelajar siswazahnya, dan lebih dari botol bir mereka menatal melalui kenalan pada telefon mereka. Mungkin, mereka mula berfikir, adalah mungkin untuk menyelamatkan perjalanan selepas semua.
*
Laser boleh menjadi alat canggih untuk mengenal pasti serangga, tetapi di tengah-tengah kaedah lidar adalah prinsip entomologi lama dan berabad-abad. Hampir setiap spesies serangga terbang, dari rama-rama menjadi lemas untuk nyamuk, mempunyai frekuensi wingbeat yang unik. Contohnya, nyamuk Culex stigmatosoma wanita mungkin mengalahkan sayapnya pada kekerapan 350 hertz, manakala seorang lelaki Culex tarsalis mungkin pada 550 hertz. Oleh kerana perbezaan ini, sayap serangga adalah seperti cap jari. Dan dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kajian mengenai sayap telah mengalami kebangkitan, terutama dalam bidang kesihatan manusia.
Lama sebelum laser atau komputer, wingbeat difikirkan dalam auditori - walaupun istilah muzik. Pendengar yang teliti dapat memadankan semangat terbang ke kunci di atas piano. Itulah yang sebenarnya Robert Hooke, seorang ahli falsafah semulajadi, melakukan pada abad ke-17: "Dia dapat memberitahu berapa banyak pukulan terbang dengan sayapnya (orang-orang lalat yang terbang di udara) dengan catatan bahawa ia menjawab dalam musique semasa mereka terbang, "tulis Samuel Pepys, pegawai kerajaan British dan rakan Hooke.
Tetapi hakikat bahawa Hooke bergantung pada telinganya pasti telah membuat penemuannya sukar untuk berkomunikasi. Pengetahuan secara tradisinya dikongsi melalui kertas saintifik, surat dan lukisan spesimen, dan begitu entomologi cenderung bergantung pada penglihatan dan bukannya mendengar. "Bidang ini mempunyai fokus yang sangat sempit untuk masa yang lama, " kata Laura Harrington, ahli entomologi dan ahli epidemiologi yang berpusat di Cornell University, New York State.
Walau bagaimanapun, pada abad ke-20, penyelidik mula memecahkan acuan. Kaedah pengesanan wingbeat utama adalah visual: kaedah kronophotographic, yang melibatkan mengambil gambar dalam penggantian pesat. Ini mempunyai batasan-batasannya, dan beberapa penyelidik yang berminat merasa ada kelebihan pendekatan pendengaran Robert Hooke - terutama Olavi Sotavalta, ahli entomologi dari Finland yang mempunyai hadiah mutlak yang mutlak. Sama seperti komposer dengan padang mutlak mungkin menyalin saluran muzik dengan telinga, Sotavalta dapat mengenali nada tepat dari sayap nyamuk tanpa bantuan piano.
(© Matthew the Horse) "Kaedah akustik memungkinkan untuk melihat serangga dalam penerbangan percuma, " tulis Sotavalta dalam karya 1952 dalam Alam . Dalam erti kata lain, kerana dia mempunyai padang mutlak, Sotavalta dapat membuat pemerhatian burung-burung tidak hanya dengan kamera di makmal tetapi juga dengan telinga. Para saintis dimaklumkan dan dikekang oleh deria yang mereka pilih untuk digunakan.
Pendekatan khas Sotavalta terhadap penyelidikan menunjukkan bahawa pandangan saintifik tertentu muncul apabila disiplin berasingan bertabrakan: dia menggunakan telinga cengengnya bukan sahaja untuk mengenal pasti spesies semasa penyelidikannya, tetapi juga untuk muzik. "Dia mempunyai suara nyanyian yang indah, " kata Petter Portin, profesor genetika emeritus yang pernah menjadi murid Sotavalta. Portin mengingati dia sebagai seorang lelaki yang tinggi dan langsing yang selalu memakai kot makmal biru.
Makalah Sotavalta di Perpustakaan Negara Finland adalah gabungan huruf, monograf mengenai tingkah laku serangga, dan tumpuan muzik lembaran. Beberapa komposisinya dinamakan sempena burung dan serangga.
Salah satu karya yang paling aneh dari karya Sotavalta, yang diterbitkan dalam Annals of the Society of Zoological Finland, dokumen dalam terperinci mengherankan lagu-lagu dua nightingales tertentu. Sotavalta mendengar mereka semasa musim panas berturut-turut ketika menginap di rumah musim panasnya di Lempäälä. Kertas itu sendiri kelihatannya kering, sehingga menjadi jelas bahawa dia cuba menerapkan teori muzik kepada burung-burung.
"Lagu dua malam Sprosser ( Luscinia luscinia L. ) yang berlaku dalam dua tahun berturut-turut telah dirakam secara akustik dan dibentangkan dengan notasi konvensional, " tulisnya.
Berikutan dari ini terdapat hampir 30 muka surat nota, graf dan analisis mengenai irama dan tonality dari burung. Selepas menonjolkan persamaan di antara kedua-dua lagu itu, dia menyatakan: "Kerana jarak dekat antara tempat-tempat yang mereka nyanyian, mereka menyimpulkan bahawa mereka mungkin bapa dan anak lelaki." Seolah-olah kerjanya adalah mencari untuk beberapa jenis corak, beberapa idea muzik, dikongsi oleh ahli-ahli spesies yang sama.
Walau bagaimanapun, makalahnya dalam Alam agak lebih berbangkit. Di sana, Sotavalta menggambarkan penggunaan "kaedah akustik" beliau untuk mengenal pasti serangga menggunakan padang mutlaknya, dan teorinya tentang kehalusan sayap serangga: berapa banyak tenaga yang digunakan, dan bagaimana ia berbeza mengikut tekanan udara dan saiz badan. Walau bagaimanapun, hanya beberapa dekad kemudian para saintis seperti Brydegaard mengesahkan perkaitan sayap dalam kajian serangga - contohnya, nyamuk yang membawa malaria.
*
Di Tanzania, Brydegaard, Jansson dan jurutera Flemming Rasmussen tidak mempunyai padang mutlak - dan, walaupun mereka melakukannya, ia tidak akan membantu. Terdapat berjuta-juta serangga di dalam dan sekitar kampung, dan mereka berdengung di dalam simfoni yang tidak pernah berakhir.
Apa yang ada saintis ini, sebagai ganti telinga yang berminat, adalah alat berteknologi tinggi dan dua laser yang patah. Dan telefon mereka.
Apabila laser gagal, ia mengambil beberapa permulaan yang palsu untuk mencari penyelesaian. Seorang penyelidik di Côte d'Ivoire mempunyai laser kerja, tetapi dia berada di Amerika Syarikat. Brydegaard dianggap sebagai pengganti melalui pos, tetapi tahu bahawa - terima kasih kepada kastam dan pengembara sepanjang hari dari lapangan terbang di Dar es Salaam - mungkin tidak akan tiba pada waktunya untuk gerhana.
Akhirnya, mereka menghantar mesej teks kepada Frederik Taarnhøj, Ketua Pegawai Eksekutif FaunaPhotonics, rakan dagang mereka, dan bertanya sama ada beliau akan mempertimbangkan untuk menghantar seorang saintis dari Sweden dengan beberapa laser ganti. Taarnhøj berkata ya.
Jadi trio itu membuat beberapa panggilan panik dan akhirnya meyakinkan seorang pelajar siswazah lain, Elin Malmqvist, menaiki pesawat pada hari berikutnya. Apabila dia melakukannya, dia membawa tiga kotak logam kecil di dalam beg pakaiannya.
Walau bagaimanapun, saga belum selesai. Walaupun selepas perbelanjaan besar penerbangan terakhir, penggantian pertama gagal: Brydegaard, dalam tergesa-gesa, membingungkan anoda dengan katod, yang melingkarkan diod laser. Laser kedua menghasilkan rasuk, tetapi, secara mendalam, ia sangat lemah untuk tidak dapat digunakan.
Ia adalah laser terakhir yang Brydegaard sekarang tidak dibuang, dengan harapan sekurang-kurangnya satu ini akan berfungsi seperti yang diharapkan. Pada masa dia mengetuk ia ke tripod, ia hampir tenggelam, dan agitasinya dapat dirasakan. Dalam masa sejam, ia akan menjadi terlalu gelap untuk menentukur walaupun laser berfungsi. Segala-galanya menaiki peralatan ini.
*
Makmal Laura Harrington di Cornell kelihatan seperti dapur restoran. Apa yang menyerupai pintu untuk beku berjalan kaki sebenarnya membawa kepada ruang inkubasi. Ia lembap dan diterangi oleh lampu pendarfluor. Rak dibahas di dalam kotak yang dilabel dengan teliti. Harrington menunjukkan saya telur nyamuk di dalam jenis bekas pakai buang yang anda akan membawa sup. Di bahagian atas bekas, untuk mengelakkan nyamuk dari melarikan diri, terdapat beberapa jenis jilbab pengantin, dia memberitahu saya. Kaedah ini tidak terlalu mudah. Beberapa nyamuk telah melarikan diri, dan mereka meraba-raba di telinga dan pergelangan kaki semasa kita berbual.
Apabila kita bercakap tentang pendekatan Sotavalta, Harrington mengatakan bahawa dia "pasti lebih awal daripada waktunya". Bahkan pada tahun-tahun kebelakangan ini, para penyelidik yang mendengarkan nyamuk tidak menyedari betapa banyak serangga mampu mendengarnya juga. "Untuk masa yang lama, saintis berpendapat bahawa nyamuk betina itu tuli - bahawa mereka tidak memberi perhatian kepada bunyi sama sekali, " kata Harrington.
Tetapi pada tahun 2009, Harrington meletakkan andaian lama untuk ujian. Dalam eksperimen yang luar biasa dan rumit, dia dan rakan-rakannya mengikat nyamuk Aedes aegypti perempuan ke rambut, memasang mikrofon di dekatnya, dan meletakkan kedua-dua di dalam tangki ikan terbalik. Kemudian mereka mengeluarkan nyamuk lelaki di dalam tangki dan merekodkan hasilnya.
Penemuan pasukan mencengangkan Harrington, dan membawa kepada kejayaan dalam kajian bunyi dan entomologi. Aedes aegypti melakukan sejenis tarian mengawan pertengahan yang mempunyai segala-galanya dengan bunyi. Bukan sahaja nyamuk wanita bertindak balas terhadap suara lelaki, mereka juga sepertinya berkomunikasi dengan suara mereka sendiri. "Kami mendapati lelaki dan wanita sebenarnya menyanyi satu sama lain, " kata Harrington. "Mereka harmoni sebelum mengawan."
Lagu 'lagu kawin' ini tidak dihasilkan oleh tali vokal. Ia dihasilkan oleh sayap mengepak. Semasa penerbangan biasa, nyamuk lelaki dan wanita mempunyai sayap berukuran sedikit berbeza. Tetapi Harrington mendapati bahawa semasa proses mengawan, lelaki menjejaskan kekerapan burung sayap mereka dengan wanita.
"Kami fikir wanita sedang menguji lelaki itu, " jelas Harrington. "Seberapa cepat dia dapat berkumpul secara harmoni." Jika ya, lagu nyamuk mungkin berfungsi seperti ciri-ciri merak pandai. Mereka seolah-olah membantu wanita mengenal pasti rakan-rakan yang paling tepat.
(© Matthew the Horse) Dengan keputusan ini, dan dengan pemberian baru-baru ini dari Yayasan Bill & Melinda Gates, makmal Harrington telah memulakan perkembangan perangkap nyamuk baru untuk penyelidikan lapangan. Projek serupa telah dijalankan oleh pasukan di James Cook University di Australia dan Columbia University di New York City, antara lain.
Bagi penyelidik, terdapat kekurangan pada perangkap nyamuk yang kini wujud. Perangkap kimia perlu diisi ulang, manakala perangkap elektrik cenderung membunuh nyamuk; Harrington mahu perangkap barunya untuk memanfaatkan kuasa bunyi untuk menangkap spesimen hidup untuk pemantauan dan kajian. Ia akan menggabungkan kaedah yang ditubuhkan untuk menarik nyamuk, seperti bahan kimia dan darah, dengan bunyi nyamuk yang dirakam untuk meniru lagu kawin. Yang penting, ia boleh digunakan untuk menangkap nyamuk sama ada seks.
Secara sejarah, para saintis menumpukan perhatian kepada penangkapan nyamuk wanita, yang dua kali setiap hari memburu mamalia untuk menggigit - dan yang mungkin membawa parasit malaria (lelaki tidak). Tetapi saintis baru-baru ini mula mempertimbangkan nyamuk laki-laki sebagai bahagian penting dalam kawalan malaria juga. Sebagai contoh, satu cadangan semasa untuk membendung penyakit itu melibatkan melepaskan lelaki yang diubahsuai secara genetik yang menghasilkan anak yang tidak subur, untuk mengurangkan populasi nyamuk yang membawa penyakit di kawasan tertentu.
Harrington berharap bahawa perangkap akustik - menggunakan lagu kawin yang menarik lelaki - akan membantu membuat strategi baru seperti ini mungkin. "Apa yang kita cuba lakukan adalah benar-benar berfikir di luar kotak, dan mengenal pasti cara baru dan novel untuk mengawal nyamuk ini, " katanya.
*
Dengan laser terakhir yang terakhir, Brydegaard membaling suis. Tiba-tiba, pada skrin komputer riba di sebelah tripod, titik putih kecil muncul. Semua orang bernafas lega: kerja laser.
Pasukan - yang terdiri daripada Brydegaard, Jansson, Malmqvist dan Rasmussen - menghabiskan 15 minit terakhir siang hari yang membawa rasuk menjadi tumpuan. Selain daripada beberapa kanak-kanak tempatan, yang berteriak " mzungu " - Swahili untuk orang asing yang berkulit terang - tiada siapa yang kelihatannya sangat peduli oleh orang Eropah yang sedang bermain-main dengan teleskop.
Matahari terbenam melemparkan cahaya yang indah dan lembut di lanskap marshy di sekitar Lupiro, tetapi ia juga menandakan permulaan penghantaran malaria. Apabila kegelapan mula jatuh ke pondok di mana sistem lidar ditubuhkan, penduduk kampung berjalan dari padang; tiang asap naik dari kebakaran memasak. Penduduk di sini bergantung kepada beras untuk kehidupan mereka: ruji dihidangkan dengan dua kali sehari, dan di sepanjang jalan utama yang berdebu, sekam padi tumpah seperti daun pada musim luruh. Tetapi ladang sawit memerlukan air berdiri, dan air berdiri menimbulkan nyamuk malaria. Serangga telah mula menghisap kaki kita.
Sekarang petang itu telah menetap di sekeliling kita, sistem lidar akhirnya mula merakam data torrent. Pasukan duduk di sekitar pondok dalam kegelapan; sebuah penjana petrol hums di luar, menyalakan laser dan komputer. Pada skrin komputer riba, garisan merah yang bergerigi menunjukkan puncak dan lembah. Setiap satu, Brydegaard memberitahu saya, menggambarkan gema dari rasuk. Sekitar senja, puluhan atau ratusan serangga boleh menyeberangi rasuk setiap minit. Kami melihat tempoh yang disebut sebagai entomologists sebagai "jam sibuk" - gelombang aktiviti yang bermula apabila nyamuk wanita berkerumun ke kampung dan memulakan pencarian mereka untuk makanan.
Nicodemus Govella, ahli entomologi perubatan di Institut Kesihatan Ifakara yang berprestij di Tanzania - rakan kongsi tempatan FaunaPhotonics - telah melihat ribut nyamuk malam ratusan, bahkan beribu-ribu kali. Dia tahu bagaimana rasanya menggigil dan muntah kerana parasit malaria bertahan; dia telah mengalami gejala-gejala masa dan lagi. "Semasa zaman kanak-kanak saya, saya tidak boleh mengira berapa kali, " katanya kepada saya.
Sekiranya ahli epidemiologi Tanzanian melancarkan perang terhadap malaria, Institut Kesihatan Ifakara berfungsi seperti kementerian kecerdasan - ia menjejaki ketumpatan, pengedaran dan masa gigitan oleh nyamuk malaria. Secara tradisinya, Govella berkata, "standard emas" pengawasan nyamuk adalah satu kaedah yang dikenali sebagai menangkap pendaratan manusia. Ia berteknologi rendah tapi boleh dipercayai: sukarelawan diberi ubat untuk mencegah penularan malaria dan kemudian duduk di luar dengan kaki yang kosong, membiarkan nyamuk tanah dan menggigit.
Masalahnya ialah perlindungan terhadap malaria tidak lagi cukup. Terlalu banyak penyakit lain, dari demam denggi hingga Zika, juga disebarkan oleh nyamuk. Akibatnya, menangkap manusia mendarat kini secara meluas dianggap tidak beretika. "Ia memberi anda maklumat, tetapi ia sangat berisiko, " kata Govella. "Negara-negara lain telah mengharamkannya." Oleh kerana pegawai-pegawai kesihatan mengundurkan strategi-strategi lama untuk pengawasan dan pengawalan malaria, kerja-kerja teknik-teknik percubaan mengambil segera baru - di mana laser akan masuk.
Di bahagian Tanzania, terima kasih sebahagiannya untuk bednets dan racun perosak, malaria telah "turun sangat, " Govella memberitahu saya. Tetapi pembasmian penyakit telah terbukti sukar difahami. Sesetengah nyamuk telah membangun rintangan terhadap racun perosak. Begitu juga, bednets membantu membawa penghantaran waktu malam di bawah kawalan - tetapi nyamuk telah menyesuaikan tingkah laku mereka, mulai menggigit pada waktu senja dan subuh, ketika orang tidak dilindungi.
Pada tahun 2008, anak perempuan Govella mengikat malaria. Berpikir kembali, perubahan cara Govella; bahasa perubatannya yang tepat memberi laluan kepada semangat yang tenang. "Saya tidak mahu ingat, " katanya. "Apabila saya sampai ke ingatan itu, ia benar-benar membawa banyak kesakitan kepada saya."
Pada peringkat awal, malaria mungkin kelihatan seperti selesema biasa - itulah sebabnya mengapa para saintis mempunyai alat untuk mengesan penyebaran parasit dan nyamuk yang membawanya: untuk mengelakkan misdiagnosis. Dalam kes anak perempuannya, kekurangan maklumat terbukti tragis. "Kerana ia tidak dikesan tidak lama lagi, ia terus meningkat sehingga tahap kejang, " kata Govella. Anak perempuannya akhirnya mati akibat komplikasi malaria. Hampir setiap hari sejak itu, dia telah memikirkan pembasmian.
"Saya benci penyakit ini, " kata Govella.
*
Kegigihan malaria telah menyebabkan generasi saintis kecewa. Lebih sejam selepas penemuan parasit itu, ia masih menimbulkan ratusan juta orang setiap tahun, di mana setengah juta mati. Harrington mempunyai ingatannya sendiri tentang malapetaka yang ditimbulkan oleh penyakit ini: pada tahun 1998, dia pergi ke Thailand untuk satu siri eksperimen dan dikontrakkan malaria sendiri. "Saya adalah satu-satunya warga asing untuk batu dan batu sekitar, " katanya. Sebagai demam yang ditetapkan, Harrington mula memahami beban sebenar penyakit yang dia belajar.
"Saya dapat membayangkan diri saya sebagai penduduk Thailand dengan penyakit-penyakit itu, " katanya kepada saya. Dia jauh dari hospital yang terdekat dan merasakan sendiri. "Saya rasa, jika saya mati, mungkin orang tidak akan tahu." Akhirnya, seseorang mendapati dia dan meletakkannya di belakang trak pikap. Dia mengingati tenggelamnya, menatap peminat yang berputar tanpa henti di atas siling. "Saya nampak seorang jururawat dengan picagari yang penuh cecair ungu, " katanya. Ia mengingatkannya ketika dia bekerja, bertahun-tahun sebelum, di klinik veterinar yang menggunakan suntikan ungu untuk menyembelih haiwan yang sakit. "Saya fikir itu adalah akhir."
Akhirnya, demam pecah, dan Harrington tahu bahawa dia akan terus bertahan. "Saya berasa sangat berterima kasih untuk hidup saya, " katanya. Pengalaman membuatnya lebih komited terhadap penyelidikannya. "Saya rasa saya mempunyai keupayaan untuk mencuba dan mendedikasikan kerjaya saya kepada sesuatu yang akhirnya dapat membantu orang lain."
Malaria memberikan contoh yang jelas tentang bagaimana serangga mengancam kesihatan manusia - tetapi ada banyak cara lain yang boleh menyebabkan bahaya. Serangga juga merebak penyakit mikrob lain. Kemudian ada kesannya terhadap pertanian. Menurut Pertubuhan Makanan dan Pertanian Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu, serangga perosak memusnahkan seperlima hasil tanaman global. Dalam erti kata lain, jika petani di dunia mempunyai cara yang lebih baik untuk mengawal spesies seperti belalang dan kumbang, mereka dapat memberi makanan berjuta-juta orang.
Racun makhluk perosak mengurangkan kerosakan yang menyebabkan serangga berlaku, tetapi apabila digunakan sewenang-wenangnya, mereka juga boleh merosakkan orang atau membunuh serangga yang kita harapkan. Kami tetap sangat bergantung kepada pendebunga seperti lebah, rama-rama dan rama-rama, tetapi laporan pada 2016 menunjukkan bahawa 40% spesies pollinator invertebrat berada dalam ancaman kepupusan. Ini kerana hubungan cinta-benci dengan serangga yang kita perlukan dengan cara yang lebih baik untuk mengesan spesies yang berbeza - cara yang lebih baik untuk membezakan antara bug yang membantu kita dan bug yang menyakiti kita.
(© Matthew the Horse) *
Pada hari gerhana, tepat sebelum tengah hari, di langit biru di atas Lupiro cakera hitam bulan berlalu di hadapan matahari. Sekumpulan kanak-kanak berkumpul; mereka memegang plat kecil kaca kimpalan mereka yang ahli-ahli sains Scandinavia membawa bersama mereka. Dengan mengintip melalui kaca berwarna hijau, kanak-kanak dapat melihat bulan sabit menyipit.
Kampung di sekeliling kita telah redup; bayang-bayang kami semakin kurang jelas. Dilihat oleh cahaya, rasanya seolah-olah ribut tiba-tiba telah masuk, atau seseorang telah berubah menjadi redup yang menyebabkan matahari menjadi lemah. Para saintis dari Sweden, bersama dengan rakan-rakan mereka di Institut Kesihatan Ifakara dan FaunaPhotonics, ingin mengetahui sama ada dalam cahaya redup serangga gerhana menjadi lebih aktif, seperti yang mereka lakukan pada waktu senja.
Di skrin, kita melihat puncak merah, yang telah dijemput sekali lagi - tidak sebanyak yang kita lihat pada waktu matahari terbenam dan matahari terbit, tetapi lebih daripada biasa. Terdapat sebab mudah data ini penting: jika nyamuk lebih aktif semasa gerhana, yang menunjukkan bahawa mereka menggunakan cahaya sebagai isyarat, mengetahui kapan hendak bertengkar setiap pagi dan petang oleh kegelapan matahari terbit dan terbenam.
Oleh kerana data-data itu dituangkan, para saintis membincangkan saya melalui apa yang kita lihat. Lidar pada asalnya dibangunkan untuk mengkaji fenomena yang lebih besar, seperti perubahan dalam kimia atmosfera. Sistem ini telah dipermudahkan kepada minimum.
Setiap tiga teleskop di tripod mempunyai fungsi berasingan. Yang pertama mengarahkan laser keluar pada pokok kira-kira setengah kilometer jauhnya. Dipasang ke batang pohon adalah papan hitam, di mana balok itu tamat. (Untuk membersihkan jalan untuk laser, Jansson, pelajar PhD, terpaksa memotong jalan melalui underbrush dengan parang.)
Apabila serangga terbang melalui pancaran laser, refleksi memantul kembali pada peranti dari sayap memukul mereka, dan mereka dijemput oleh teleskop kedua. Teleskop ketiga membolehkan pasukan untuk menumpukan dan menentukur sistem; seluruh alat disambungkan ke komputer riba yang mengumpulkan data. Puncak puncak merah merentas skrin mewakili serangga menyeberang sinaran laser.
Untuk mencatat pantulan, yang Brydegaard memanggil "echo atmosfera", sistem lidar menangkap 4, 000 tangkapan sesaat. Kemudian, pasukan itu akan menggunakan algoritma untuk menyikat gambar-gambar untuk kekerapan wingbeat - cap jari setiap spesies.
Peranti ini, dalam erti kata lain, mencapai optik apa yang dicapai Olavi Sotavalta dengan telinganya, dan apa yang dicapai Harrington dengan bantuan mikrofon.
Tetapi terdapat beberapa butiran dalam data lidar yang telinga manusia tidak dapat dilihat. Sebagai contoh, frekuensi burung serangga serangga disertai dengan harmonik yang lebih tinggi. (Harmonik adalah apa yang menimbulkan kekayaan kepada bunyi biola, mereka bertanggungjawab untuk cincin resonant yang dihasilkan oleh rentetan gitar yang disenyapkan.) Sistem lidar boleh menangkap frekuensi harmonik yang terlalu tinggi untuk mendengar telinga manusia. Di samping itu, rasuk laser terpolarisasi, dan apabila mereka mencerminkan permukaan yang berbeza, perubahan polarisasi mereka. Jumlah perubahan boleh memberitahu Brydegaard dan rakan-rakannya sama ada sayap serangga glossy atau matte, yang juga berguna apabila cuba membezakan spesies yang berbeza.
Apabila cakera gelap matahari mula mencerahkan lagi, para ahli sains snap gambar dan cuba, tanpa banyak kejayaan, untuk menerangkan bagaimana laser bekerja kepada anak-anak tempatan. Sekarang bahawa data mengalir, ketegangan yang disertai dengan penubuhan sistem lidar hanya cair.
Akhirnya kelihatan jelas bahawa tag harga tinggi eksperimen tidak akan sia-sia. Pasukan ini membelanjakan kira-kira $ 12, 000 pada sistem lidar, tidak termasuk kos pengangkutan dan buruh yang sama besar. "Kedengarannya banyak, berdiri di sebuah kampung Afrika, " kata Brydegaard. Sebaliknya, bentuk lidar yang lebih tua, yang digunakan untuk mengkaji atmosfera, boleh menelan belanja ratusan ribu dolar. Sementara itu, beban malaria pula akan dikira dalam berbilion ringgit - jika dapat dihitung sama sekali.
Dalam masa beberapa jam, bulatan bulat yang cerah dari matahari lagi membakar dengan terang. Beberapa jam selepas itu, ia telah mula ditetapkan.
Kami memohon semula semburan kutu untuk menangkis nyamuk yang, sekali lagi, akan datang terbang dari ladang-ladang keliling di sekitar Lupiro. Kemudian kita berjalan ke bandar untuk makan malam, yang, seperti biasa, termasuk beras.
*
Tiga bulan selepas percubaan, saya memanggil FaunaPhotonics untuk mengetahui bagaimana analisis mereka sedang berjalan. Selepas begitu banyak laser telah gagal, saya ingin tahu sama ada yang terakhir telah memberi mereka hasil yang mereka perlukan.
Data itu tidak kemas, kata mereka. "Sekitar waktu memasak, terdapat banyak asap dan habuk di udara, " kata Jord Prangsma, seorang jurutera yang bertanggungjawab untuk menganalisis data yang dikembalikan pasukan itu. Beliau menambah bahawa data itu seolah-olah menunjukkan sayap sayap yang berbeza. Tetapi ia adalah satu perkara untuk melihat mereka berdegup pada graf. "Untuk memberitahu komputer, 'Tolong cari saya frekuensi yang betul, ' adalah satu lagi perkara, " katanya. Tidak seperti Sotavalta, yang telah mempelajari individu, pasukan di Tanzania telah mengumpulkan data dari ribuan serangga. Mereka cuba menganalisis semua sayap memukul sekaligus.
Tetapi halangan itu tidak dapat diatasi. "Kami melihat aktiviti yang lebih tinggi sekitar tengah hari, " kata Samuel Jansson, bercakap tentang data dari gerhana. Ini menunjukkan bahawa nyamuk memang, menggunakan cahaya sebagai isyarat untuk memulakan mencari makanan semasa jam sibuk. Prangsma menambah bahawa algoritma yang dia usahakan mula memisahkan data penting. "Dari segi saintifik, ini adalah kumpulan data yang sangat kaya, " katanya.
Sepanjang bulan-bulan berikutnya, FaunaPhotonics terus membuat kemajuan. "Walaupun masalah laser permulaan, " tulis Brydegaard dalam e-mel baru-baru ini, "sistem yang dilakukan untuk memuaskan semua jangkaan kami."
Setiap hari sistem itu beroperasi, katanya, mereka telah mencatatkan 100, 000 pemerhatian serangga yang mengejutkan. "Petunjuk adalah bahawa kita boleh mendiskriminasi beberapa spesies dan kelas serangga jantina, " Brydegaard meneruskan.
Bersama dengan rakan sejawatnya di Lund University, Brydegaard akan menerbitkan hasilnya; FaunaPhotonics, sebagai rakan perdagangannya, akan menawarkan peranti lidar mereka, bersama dengan kepakaran analitik mereka, kepada syarikat dan organisasi penyelidikan yang ingin menjejaki serangga di lapangan. "Jika kami mempunyai pelanggan yang berminat dengan spesies tertentu, maka kami akan menyesuaikan algoritma sedikit untuk menargetkan spesies, " jelas Prangsma. "Setiap dataset adalah unik, dan harus ditangani dengan cara tersendiri." Baru-baru ini, FaunaPhotonics memulakan kerjasama tiga tahun dengan Bayer untuk terus mengembangkan teknologinya.
Kajian sayap sayap telah menjadi sangat panjang sejak Olavi Sotavalta menggunakan padang mutlaknya untuk mengenal pasti serangga - namun dalam beberapa cara, karya saintis Scandinavia berbeza sedikit dari entomolog Finland. Sama seperti Sotavalta, mereka membawa disiplin berasingan bersama - dalam kes ini fizik dan biologi, lidar dan entomologi - untuk mendedahkan corak dalam alam semula jadi. Tetapi mereka mempunyai banyak pekerjaan yang perlu dilakukan. FaunaPhotonics dan rakan-rakannya akan bermula, dalam kertas yang akan datang, dengan cuba menyambung titik-titik antara cahaya, laser dan nyamuk. Kemudian mereka akan cuba untuk menunjukkan bahawa kajian frekuensi wingbeat dapat membantu manusia mengawal penyakit selain daripada malaria, serta serangga yang menghancurkan tanaman.
"Ini adalah perjalanan yang tidak beberapa bulan, " kata Rasmussen, jurutera. "Ini adalah perjalanan yang akan bertahun-tahun akan datang."
Artikel ini pertama kali diterbitkan oleh Wellcome pada Mosaic dan diterbitkan semula di bawah lesen Creative Commons.
