Wetenschappers hebben de sleutel gevonden tot de stealth-opstijgingen van muggen:ze duwen nauwelijks af wanneer ze snel wegvluchten, maar vertrouw in plaats daarvan op sterke en snelle vleugelslagen om snel omhoog te komen zonder dat iemand het merkt.

De techniek staat in schril contrast met andere insecten, als vliegen, die zich eerst afzetten en dan verwoed met hun vleugels beginnen te slaan, vaak ongecontroleerd tuimelen in het proces. Die sterke afzet verraadt hun locatie, echter, waardoor we ze gemakkelijker kunnen meppen dan we een mug kunnen meppen.

"Muggen stijgen meestal op met hun vleugels en zetten zich af met hun poten, heel licht, of misschien helemaal niet, " zei Sofia Chang, een universiteit van Californië, Berkeley afgestudeerde student die ruzie maakte en malariamuggen voedde om hun starts te bestuderen. "Als ze veel meer met hun benen zouden afzetten, ze zouden niet zoveel lift hoeven te produceren met hun vleugels. Maar als ze alleen met hun vleugels optillen, je voelt ze niet van je huid afkomen."

Muggen kunnen deze sluipende start maken met een lege buik of een buik gevuld met een bloedmaaltijd, die hun gewicht bijna verdubbelen, ze zei.

Werken in het laboratorium van Florian Muijres aan de Wageningen Universiteit in Nederland, Chang fietste door 600 muggen terwijl het team zijn opstelling perfectioneerde om het opstijgen van muggen te filmen met drie hogesnelheidscamera's die opnamen op 125, 000 beelden per seconde. Chang voedde ze aanvankelijk met bloed uit haar eigen arm voordat entomoloog Jeoren Spitzen van Wageningen Universiteit het project zijn entomologische expertise en apparatuur leende om ze kunstmatig te voeden.

Haar team gebruikte de muggensoort Anopheles coluzzii - die malaria kan dragen maar tijdens het experiment steriel werd gehouden - in de hoop aanwijzingen te vinden voor vliegmanoeuvres die tegen hen kunnen worden gebruikt.

"Deze onderzoeken kunnen ook tips geven over het bouwen van zeer, zeer kleine robotjes. Dat is een veld waar miniaturisatie een heilige graal is, ' zei Chang.

Zij en haar collega's, waaronder UC Berkeley professoren integratieve biologie Robert Dudley en Mimi Koehl, waren vooral geïnteresseerd in hoe insecten hun start veranderen als ze extra gewicht dragen, als een bloedmaaltijd. De hogesnelheidscamera's legden de grimmige silhouetten van de muggen en hun slaande vleugels vast, die Muijres kon omzetten in driedimensionale weergaven van de vleugelslagen om de lift en andere aerodynamische krachten te helpen berekenen. Van de vele gefilmde muggen, 63 video's werden geanalyseerd in de studie:32 van met bloed beladen muggen, 31 niet gevoed.

Chang, Muijres en Wouter van Veen waren verrast toen ze ontdekten dat de muggen ongeveer 30 milliseconden voor het opstijgen met hun vleugels begonnen te slaan met een buitengewoon hoge - en irritant zeurende - vleugelslagfrequentie van ongeveer 600 slagen per seconde. Andere insecten van vergelijkbare grootte slaan ongeveer 200 keer per seconde met hun vleugels.

Ze ontdekten ook dat de insecten gebruik maakten van hun uitzonderlijk lange benen om ze zachtjes uit te strekken en langzaam naar beneden te duwen gedurende de 30 milliseconden voor het opstijgen, vrij tillen met nauwelijks een rebound. Toen Chang en Muijres de bijdrage van de vleugels aan de start berekenden, ze waren onder de indruk dat ze ten minste 60 procent van de kracht - en mogelijk alle kracht - hebben bijgedragen die nodig is om een ​​goed gevoede mug van de huid te tillen.

"In plaats van snel te gaan, ze nemen de tijd, maar ze versnellen de hele tijd zodat ze een eindsnelheid bereiken die ongeveer hetzelfde is als fruitvliegen, " zei Chang. "Dat is iets dat misschien uniek is voor muggen, en misschien zelfs uniek voor bloedvoeders."

Fruitvliegjes, het team vond, oefende bijna vier keer de kracht uit die muggen uitoefenen tijdens het opstijgen. Medeauteur Bart Biemans vergeleek de anatomie van de beenspieren van muggen en fruitvliegen en ontdekte dat de muggen de snelle trapspieren misten die aanwezig zijn in de fruitvliegjes, vermoedelijk "omdat [muggen] een lagere kracht moeten produceren bij het afzetten, ' zei Muijres.

"Deze video's onthulden dat vrouwelijke muggen die bloedmaaltijden dragen, de extra lift genereren die ze nodig hebben om met zulke zware lasten op te stijgen door hun vleugels over een grotere afstand te vegen tijdens elke vleugelslag dan muggen die geen last dragen, ’ merkte Köhl op.

Het team is van plan om te kijken naar de landingen van muggen, die even onopvallend zijn, en vergelijk ze met het opstijgen en landen van andere bloedzuigende insecten en niet-bloedzuigende muggen, om te bepalen of ze een even lichte aanraking uitoefenen.