Perché dobbiamo iniziare ad ascoltare gli insetti

È un caldo pomeriggio estivo nel villaggio tanzaniano di Lupiro e Mikkel Brydegaard è accovacciata in una capanna di mattoni, cercando di riparare un laser rotto. Accanto a lui, su un alto treppiede, tre telescopi puntano attraverso una finestra a un albero in lontananza. Un laptop poggia su una scatola rovesciata, in attesa di ricevere un segnale.

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Con un laser funzionante, questo sistema è noto come radar simile a lidar, mi dice Brydegaard, ma usando un laser invece delle onde radio. L'installazione dovrebbe raccogliere dati precisi sul movimento delle zanzare della malaria. Ma mentre il sole inizia a tramontare fuori, Brydegaard si sta innervosendo. Lui e i suoi colleghi hanno trascorso una settimana in Tanzania e il loro dispositivo non ha ancora iniziato a raccogliere dati. Sono quasi fuori tempo.

Domani, un'eclissi solare oscurerà il sole sulla Tanzania - un evento che si verifica solo una volta ogni pochi decenni qui, e che Brydegaard e il suo team dell'Università di Lund in Svezia hanno percorso migliaia di miglia per vedere. Il loro obiettivo immediato è vedere se l'eclissi influisce sul comportamento degli insetti portatori di malattie. La loro missione più ampia, tuttavia, è dimostrare che i laser possono rivoluzionare il modo in cui gli insetti vengono studiati.

Lidar prevede di sparare un raggio laser tra due punti - in questo caso, tra la capanna e l'albero. Quando gli insetti volano attraverso il raggio, si disperdono e riflettono la luce sui telescopi, generando dati dai quali gli scienziati sperano di identificare specie diverse. In un momento in cui i parassiti distruggono abbastanza cibo per sostenere interi paesi - e quando le malattie trasmesse dagli insetti uccidono centinaia di migliaia di persone ogni anno - questa disposizione di raggi e lenti potrebbe, forse, migliorare milioni di vite.

Ma senza un laser funzionante, il viaggio in Tanzania non conta nulla.

La squadra si è già avvicinata a rinunciare. Alcuni giorni fa, i loro due laser ad alta potenza non funzionavano. "Il mio primo pensiero è stato, OK - impacchettare tutto, torniamo indietro", mi dice Brydegaard. "Non c'è nessun posto in Tanzania in cui possiamo trovare un pezzo di ricambio." Pensò amaramente alle decine di migliaia di dollari che avevano speso in attrezzature e viaggi. Ma poi entrò in città con Samuel Jansson, il suo studente laureato, e oltre bottiglie di birra scorrevano i contatti sui loro telefoni. Forse, hanno iniziato a pensare, dopo tutto è stato possibile salvare il viaggio.

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I laser possono essere uno strumento all'avanguardia per identificare gli insetti, ma al centro del metodo lidar c'è un elegante e secolare principio di entomologia. Quasi ogni specie di insetto volante, dalla falena al moscerino alla zanzara, ha una frequenza alare unica. Una zanzara stigmatosoma Culex femmina, ad esempio, potrebbe battere le ali ad una frequenza di 350 hertz, mentre un maschio Culex tarsalis potrebbe essere a 550 hertz. A causa di queste differenze, il battito delle ali di un insetto è come un'impronta digitale. E negli ultimi anni, lo studio del battito d'ali ha subito un rinascimento, soprattutto nel campo della salute umana.

Molto prima dei laser o dei computer, si pensava al battito delle ali in termini uditivi - persino musicali -. Un attento ascoltatore potrebbe abbinare il ronzio di una mosca a un tasto del piano. Questo è esattamente ciò che Robert Hooke, un filosofo naturale, ha fatto nel 17 ° secolo: “È in grado di dire quanti colpi fa una mosca con le sue ali (quelle mosche che ronzano nel loro volo) dalla nota a cui risponde in musica durante il loro volo ", ha scritto Samuel Pepys, un funzionario britannico e amico di Hooke.

Ma il fatto che Hooke facesse affidamento sulle sue orecchie doveva aver reso difficili le sue scoperte per comunicare. La conoscenza veniva tradizionalmente condivisa attraverso articoli scientifici, lettere e disegni di campioni, e quindi gli entomologi tendevano a fare affidamento sulla visione piuttosto che sull'udito. "Il campo ha avuto un focus molto, molto stretto per molto tempo", afferma Laura Harrington, entomologa ed epidemiologa con sede presso la Cornell University, nello Stato di New York.

Nel 20 ° secolo, tuttavia, i ricercatori hanno iniziato a rompere gli schemi. Il principale metodo di rilevazione del battito d'ala era visivo: il metodo cronofotografico, che prevedeva di scattare fotografie in rapida successione. Ciò aveva i suoi limiti, e alcuni ricercatori acuti sentirono che c'era un vantaggio nell'approccio uditivo di Robert Hooke - specialmente Olavi Sotavalta, un entomologo finlandese che aveva il raro dono di un tono assoluto. Proprio come un compositore dal tono assoluto potrebbe trascrivere un brano musicale ad orecchio, Sotavalta potrebbe identificare il tono preciso delle ali di una zanzara senza l'aiuto di un pianoforte.

"Il metodo acustico consente di osservare gli insetti in volo libero", scrisse Sotavalta in un articolo del 1952 su Nature . In altre parole, poiché aveva un tono assoluto, Sotavalta era in grado di fare osservazioni al battito d'ali non solo con le telecamere in laboratorio, ma anche in natura, con le sue orecchie. Gli scienziati sono informati e vincolati dai sensi che scelgono di usare.

L'approccio peculiare di Sotavalta alla ricerca suggerisce che alcune intuizioni scientifiche emergono quando si incontrano discipline separate: ha usato l'orecchio astuto non solo per identificare le specie durante le sue ricerche, ma anche per la musica. "Aveva una bella voce di canto", dice Petter Portin, professore emerito di genetica che una volta era uno studente di Sotavalta. Portin lo ricorda come un uomo alto e snello che indossava sempre un camice da laboratorio blu.

Gli articoli di Sotavalta nella Biblioteca nazionale finlandese sono una curiosa combinazione di lettere, monografie sul comportamento degli insetti e pile di spartiti. Alcune delle sue composizioni prendono il nome da uccelli e insetti.

Uno dei più strani articoli di Sotavalta, pubblicato negli Annali della finlandese Zoological Society, documenta in modo sorprendente i brani di due particolari usignoli. Sotavalta li ascoltò durante le estati successive mentre alloggiava nella sua casa estiva a Lempäälä. Il documento stesso sembra asciutto, fino a quando non diventa chiaro che sta cercando di applicare la teoria musicale al canto degli uccelli.

"La canzone dei due usignoli di Sprosser ( Luscinia luscinia L. ) che si è ripetuta in due anni consecutivi è stata registrata acusticamente e presentata con una notazione convenzionale a doghe", ha scritto.

A seguire ci sono quasi 30 pagine di note, grafici e analisi del ritmo e della tonalità degli uccelli. Dopo aver messo in evidenza la somiglianza tra le due canzoni, dichiara: "A causa della breve distanza tra i luoghi in cui cantavano, si è concluso che erano forse padre e figlio". È come se il suo lavoro fosse una ricerca di qualche tipo di pattern, qualche idea musicale, condivisa da membri della stessa specie.

Tuttavia, il suo articolo su Nature era piuttosto più consequenziale. Lì, Sotavalta descrive gli usi del suo "metodo acustico" per identificare gli insetti usando il suo tono assoluto, e teorizza sulle sottigliezze del battito delle ali degli insetti: quanta energia consuma e come varia in base alla pressione dell'aria e alle dimensioni del corpo. Tuttavia, solo decenni dopo scienziati come Brydegaard hanno ribadito l'importanza del battito d'ali nello studio degli insetti, ad esempio le zanzare portatrici di malaria.

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In Tanzania, Brydegaard, Jansson e l'ingegnere Flemming Rasmussen non hanno un tono assoluto - e, anche se lo facessero, non sarebbe di grande aiuto. Ci sono milioni di insetti dentro e intorno al villaggio e continuano a suonare in una sinfonia che non finisce mai.

Ciò che questi scienziati hanno, al posto di un orecchio acuto, è un gadget ad alta tecnologia e due laser rotti. E i loro telefoni.

Quando i laser fallirono, ci vollero alcune false partenze per trovare una soluzione. Un ricercatore in Costa d'Avorio aveva un laser funzionante, ma era via negli Stati Uniti. Brydegaard prese in considerazione l'idea di spedire un sostituto per posta, ma sapeva che, grazie alla dogana e alla lunga giornata in auto dall'aeroporto di Dar es Salaam, probabilmente non sarebbe arrivato in tempo per l'eclissi.

Alla fine, hanno inviato un messaggio di testo a Frederik Taarnhøj, CEO di FaunaPhotonics, il loro partner commerciale, e gli hanno chiesto se avrebbe preso in considerazione l'idea di inviare uno scienziato dalla Svezia con alcuni laser di ricambio. Taarnhøj disse di sì.

Quindi il trio fece alcune chiamate frenetiche e alla fine convinse un altro studente laureato, Elin Malmqvist, a salire su un aereo il giorno successivo. Quando lo fece, portava tre piccole scatole di metallo nella sua valigia.

La saga non era ancora finita, tuttavia. Anche dopo l'enorme spesa del volo dell'ultimo minuto, la prima sostituzione fallì: Brydegaard, nella sua fretta, confuse l'anodo con il catodo, che fece cortocircuitare il diodo laser. Il secondo laser produceva un raggio, ma, inspiegabilmente, era così debole da essere inutilizzabile.

È l'ultimo laser che Brydegaard ora disimballa, sperando che almeno questo funzioni come previsto. Quando lo avvita sul treppiede, è quasi il tramonto e la sua agitazione è palpabile. Entro un'ora sarà troppo buio per calibrare anche un laser funzionante. Tutto va su questo pezzo di equipaggiamento.

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Il laboratorio di Laura Harrington a Cornell assomiglia un po 'alla cucina di un ristorante. Ciò che ricorda la porta di un congelatore walk-in porta in realtà a una stanza di incubazione. È umido e illuminato da luci fluorescenti. Gli scaffali sono coperti in scatole accuratamente etichettate. Harrington mi mostra le uova di zanzara nei tipi di contenitori usa e getta in cui porteresti la minestra. Sopra la parte superiore dei contenitori, per impedire alle zanzare di scappare, c'è una specie di rete: velo da sposa, mi dice. Il metodo non è del tutto infallibile. Alcune zanzare sono fuggite e ci ronzano attorno alle orecchie e alle caviglie mentre parliamo.

Quando parliamo dell'approccio di Sotavalta, Harrington afferma che era "decisamente in anticipo sui tempi". Anche negli ultimi anni, i ricercatori che hanno pensato di ascoltare le zanzare non si sono resi conto anche di quanti insetti sono in grado di ascoltare. "Per molto tempo, gli scienziati hanno pensato che le zanzare femmine fossero sorde e che non prestassero attenzione al suono", afferma Harrington.

Ma nel 2009, Harrington ha messo alla prova questa ipotesi di vecchia data. In un esperimento insolito e intricato, lei e i suoi colleghi hanno legato una zanzara Aedes aegypti femmina a un capello, hanno installato un microfono nelle vicinanze e messo entrambi all'interno di un acquario a testa in giù. Quindi hanno rilasciato zanzare maschi all'interno del serbatoio e registrato i risultati.

Le scoperte del team hanno stupito Harrington e hanno portato a una svolta nello studio del suono e dell'entomologia. Aedes aegypti ha condotto una sorta di danza di accoppiamento a mezz'aria che aveva a che fare con il suono. Le zanzare femmine non solo rispondevano ai suoni dei maschi, ma sembravano anche comunicare con i loro suoni. "Abbiamo scoperto che maschi e femmine in realtà cantano l'un l'altro", afferma Harrington. "Si armonizzano appena prima dell'accoppiamento."

Questa "canzone di accoppiamento" non è prodotta da corde vocali. È prodotto sbattendo le ali. Durante il volo normale, le zanzare maschi e femmine hanno battiti leggermente diversi. Ma Harrington ha scoperto che durante il processo di accoppiamento, i maschi hanno allineato la frequenza del battito delle ali a quella delle femmine.

"Pensiamo che la femmina stia testando il maschio", spiega Harrington. "Con quale velocità può convergere in modo armonico." In tal caso, le canzoni delle zanzare possono funzionare come le caratteristiche uditive del pavone. Sembrano aiutare le femmine a identificare i compagni più adatti.

Con questi risultati in mente e con una recente concessione della Bill & Melinda Gates Foundation, il laboratorio di Harrington ha iniziato lo sviluppo di una nuova trappola per zanzare per la ricerca sul campo. Progetti simili sono stati intrapresi da team della James Cook University in Australia e della Columbia University di New York, tra gli altri.

Per un ricercatore, ci sono degli svantaggi per le trappole per zanzare che attualmente esistono. Le trappole chimiche devono essere riempite, mentre le trappole elettriche tendono a uccidere le zanzare; Harrington vuole che la sua nuova trappola sfrutti la potenza del suono per catturare campioni viventi per il monitoraggio e lo studio. Combinerebbe metodi consolidati per attirare le zanzare, come sostanze chimiche e sangue, con suoni di zanzara registrati per imitare il canto degli accoppiamenti. È importante sottolineare che potrebbe essere utilizzato per catturare le zanzare di entrambi i sessi.

Storicamente, gli scienziati si sono concentrati sulla cattura delle zanzare femmine, che due volte al giorno vanno a caccia di mammiferi per mordere - e che possono trasportare il parassita della malaria (i maschi no). Ma gli scienziati hanno recentemente iniziato a considerare anche le zanzare maschi una parte importante del controllo della malaria. Ad esempio, una proposta attuale per il contenimento della malattia prevede il rilascio di maschi geneticamente modificati che producono prole infertile, per ridurre la popolazione di zanzare portatrici di malattia in una determinata area.

La speranza di Harrington è che una trappola acustica - usando la canzone di accoppiamento che attrae i maschi - possa aiutare a rendere possibili nuove strategie come questa. "Quello che stiamo cercando di fare è pensare fuori dagli schemi e identificare nuovi e nuovi modi per controllare queste zanzare", afferma.

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Con l'ultimo laser finalmente a posto, Brydegaard attiva un interruttore. Improvvisamente, sullo schermo del laptop accanto al treppiede, appare un piccolo punto bianco. Tutti emettono un sospiro di sollievo: il laser funziona.

Il team - composto da Brydegaard, Jansson, Malmqvist e Rasmussen - trascorre gli ultimi 15 minuti di luce del giorno mettendo a fuoco il raggio. A parte alcuni bambini locali, che gridano " mzungu " - swahili per uno straniero dalla pelle chiara - nessuno sembra particolarmente infastidito dagli europei che armeggiano con i telescopi.

Sunset lancia una bella luce soffusa attraverso il paesaggio paludoso intorno a Lupiro, ma segna anche l'inizio della trasmissione della malaria. Mentre l'oscurità inizia a cadere sulla capanna in cui è installato il sistema lidar, gli abitanti del villaggio entrano dai campi; colonne di fumo si alzano dalla cottura dei fuochi. La gente del posto qui fa affidamento sul riso per il proprio sostentamento: la base viene servita con due pasti al giorno e lungo la polverosa strada principale, la paglia di riso si accumula come foglie in autunno. Ma le risaie richiedono acqua stagnante e l'acqua stagnante favorisce le zanzare della malaria. Gli insetti hanno già iniziato a ronzare attorno alle nostre gambe.

Ora quella sera si è stabilita intorno a noi, il sistema lidar ha finalmente iniziato a registrare un torrente di dati. La squadra si siede intorno alla capanna al buio; un generatore di benzina ronza all'esterno, alimentando il laser e il computer. Sullo schermo del laptop, una linea rossa frastagliata mostra picchi e valli. Ognuno, mi dice Brydegaard, rappresenta un'eco dal raggio. Intorno al crepuscolo, dozzine o centinaia di insetti possono attraversare il raggio ogni minuto. Stiamo osservando il periodo che gli entomologi chiamano "ora di punta" - l'ondata di attività che inizia quando le zanzare femmine sciamano nel villaggio e iniziano la loro ricerca di cibo.

Nicodemus Govella, un entomologo medico presso il prestigioso Ifakara Health Institute della Tanzania - un partner locale di FaunaPhotonics - ha visto la zanzara serale correre centinaia, persino migliaia di volte. Sa come si sente rabbrividire e vomitare mentre il parassita della malaria prende piede; ha sperimentato i sintomi più volte. "Durante la mia infanzia, non posso contare quante volte", mi dice.

Se gli epidemiologi della Tanzania stanno conducendo una guerra contro la malaria, l'Istituto di salute Ifakara funziona come un ministero dell'intelligence - tiene traccia della densità, della distribuzione e dei tempi dei morsi delle zanzare della malaria. Tradizionalmente, dice Govella, il "gold standard" della sorveglianza delle zanzare era un metodo chiamato cattura degli sbarchi umani. È a bassa tecnologia ma affidabile: a un volontario vengono somministrati farmaci per prevenire la trasmissione della malaria e poi si siede all'aperto a gambe nude, lasciando atterrare e mordere le zanzare.

Il problema è che la protezione contro la malaria non è più sufficiente. Troppe altre malattie, dalla febbre dengue a Zika, sono diffuse anche dalle zanzare. Di conseguenza, le catture di sbarco umano sono ora ampiamente considerate non etiche. "Ti dà informazioni, ma è molto rischioso", dice Govella. "Altri paesi l'hanno già vietato". Mentre i funzionari sanitari ritirano le vecchie strategie per la sorveglianza e il controllo della malaria, il lavoro sulle tecniche sperimentali assume una nuova urgenza - che è dove entreranno i laser.

In alcune parti della Tanzania, grazie in parte alle reti da letto e ai pesticidi, la malaria è "diminuita tremendamente", mi dice Govella. Ma l'eradicazione della malattia si è rivelata sfuggente. Alcune zanzare hanno sviluppato resistenza ai pesticidi. Allo stesso modo, le reti da letto hanno contribuito a tenere sotto controllo la trasmissione notturna, ma le zanzare hanno adattato il loro comportamento, iniziando a mordere al tramonto e all'alba, quando le persone non sono protette.

Nel 2008, la figlia di Govella ha contratto la malaria. Ripensandoci, i modi di Govella cambiano; il suo preciso linguaggio medico lascia il posto a una passione silenziosa. "Non voglio nemmeno ricordare", dice. "Quando arrivo a quel ricordo, mi fa davvero molto male."

Nelle sue fasi iniziali, la malaria può apparire come un raffreddore comune - motivo per cui è così importante che gli scienziati abbiano gli strumenti per tracciare la diffusione del parassita e le zanzare che lo trasportano: per evitare diagnosi errate. Nel caso di sua figlia, la mancanza di informazioni si è rivelata tragica. "Poiché non è stato rilevato presto, è proseguito fino al livello di convulsioni", dice Govella. Sua figlia alla fine morì per complicazioni della malaria. Quasi ogni giorno da allora, ha pensato all'eradicazione.

"Odio questa malattia", dice Govella.

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La persistenza della malaria ha frustrato generazioni di scienziati. Più di un secolo dopo la scoperta del parassita, affligge ancora centinaia di milioni di persone ogni anno, di cui mezzo milione muore. Harrington ha i suoi ricordi del caos provocato dalla malattia: nel 1998, ha viaggiato in Thailandia per una serie di esperimenti e ha contratto la malaria da sola. "Ero l'unico straniero per miglia e miglia intorno", dice. Mentre la febbre si manifestava, Harrington iniziò a capire il vero peso della malattia che studiava.

"Potrei immaginarmi un villico thailandese con quelle malattie", mi dice. Era lontana dall'ospedale più vicino e si sentiva sola. "Mi sentivo come se fossi morto, forse la gente non l'avrebbe scoperto." Alla fine, qualcuno l'ha trovata e l'ha messa sul retro di un camioncino. Ricorda che affondava nel delirio, fissando un ventilatore che si girava senza fine sul soffitto. "Ho visto un'infermiera con una siringa piena di liquido viola", ricorda. Le ricordava quando aveva lavorato, anni prima, in una clinica veterinaria che utilizzava iniezioni di viola per eutanasia di animali malati. "Ho pensato che fosse la fine."

Alla fine, la febbre si spezzò e Harrington sapeva che sarebbe sopravvissuta. "Mi sono sentito incredibilmente grato per la mia vita", dice. L'esperienza l'ha resa ancora più impegnata nella sua ricerca. "Sentivo di avere la capacità di provare a dedicare la mia carriera a qualcosa che alla fine avrebbe potuto aiutare altre persone".

La malaria fornisce un vivido esempio di come gli insetti minacciano la salute umana, ma ci sono molti altri modi in cui possono causare danni. Gli insetti diffondono anche altre malattie microbiche. Poi c'è l'effetto che hanno sull'agricoltura. Secondo l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura, i parassiti degli insetti distruggono un quinto dei raccolti globali. In altre parole, se gli agricoltori del mondo avessero modi migliori per controllare specie come locuste e coleotteri, potrebbero nutrire milioni di persone in più.

I pesticidi riducono i danni causati dagli insetti, ma se usati indiscriminatamente, possono anche danneggiare le persone o uccidere gli insetti su cui facciamo affidamento. Rimaniamo profondamente dipendenti da impollinatori come api, falene e farfalle, ma un rapporto del 2016 ha mostrato che il 40% delle specie di impollinatori invertebrati è in pericolo di estinzione. È a causa di questa relazione amore-odio con gli insetti che abbiamo urgentemente bisogno di modi migliori per rintracciare specie diverse, modi migliori per distinguere tra i bug che ci aiutano e i bug che ci feriscono.

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Il giorno dell'eclissi, poco prima di mezzogiorno, nei cieli blu sopra Lupiro il disco nero della luna passa davanti al sole. Un gruppo di bambini si è riunito intorno; tengono in mano piccole lastre di vetro per saldatura che gli scienziati scandinavi hanno portato con sé. Sbirciando attraverso il vetro colorato di verde, i bambini possono vedere la crescente mezzaluna del sole.

Il villaggio intorno a noi si è oscurato; le nostre ombre sono diventate meno distinte. A giudicare dalla luce, sembra che sia scoppiata una tempesta improvvisa o che qualcuno abbia trasformato un dimmer che ha fatto svenire il sole. Gli scienziati svedesi, insieme ai loro partner dell'Istituto di salute Ifakara e FaunaPhotonics, vogliono sapere se nella penombra di un'eclissi gli insetti diventano più attivi, proprio come fanno al crepuscolo.

Sullo schermo guardiamo le cime rosse, che si sono riprese di nuovo, non quante ne abbiamo viste al tramonto e all'alba, ma più del solito. C'è un semplice motivo per cui questi dati sono importanti: se le zanzare sono più attive durante un'eclissi, ciò suggerisce che usano la luce come spunto, sapendo quando sciamare ogni mattina e sera dall'oscurità del sole che sorge e tramonta.

Mentre i dati si riversano, gli scienziati mi illustrano ciò che stiamo guardando. Lidar è stato originariamente sviluppato per studiare fenomeni su larga scala, come i cambiamenti nella chimica dell'atmosfera. Questo sistema è stato semplificato al minimo indispensabile.

Ciascuno dei tre telescopi sul treppiede ha una funzione separata. Il primo dirige il laser in uscita verso un albero a circa mezzo chilometro di distanza. Inchiodato al tronco d'albero è una lavagna nera, dove termina il raggio. (Per liberare un percorso per il laser, Jansson, il dottorando, ha dovuto tagliare un percorso attraverso il sottobosco con un machete.)

Quando gli insetti volano attraverso il raggio laser, i riflessi rimbalzano sul dispositivo dalle loro ali battenti e vengono raccolti dal secondo telescopio. Il terzo telescopio consente alla squadra di mirare e calibrare il sistema; l'intero apparato è collegato a un computer portatile che aggrega i dati. Le cime rosse che danzano sullo schermo rappresentano gli insetti che attraversano il raggio laser.

Per registrare i riflessi, che Brydegaard chiama "eco atmosferica", il sistema lidar cattura 4.000 istantanee al secondo. Successivamente, il team utilizzerà un algoritmo per esaminare le istantanee per la frequenza del battito d'ali: l'impronta digitale di ogni specie.

Questo dispositivo, in altre parole, realizza con l'ottica ciò che Olavi Sotavalta ha ottenuto con le sue orecchie e ciò che Harrington ha ottenuto con l'aiuto di un microfono.

Ma ci sono alcuni dettagli nei dati lidar che l'orecchio umano non potrebbe mai discernere. Ad esempio, la frequenza del battito delle ali di un insetto è accompagnata da armoniche più acute. (Le armoniche sono ciò che conferisce ricchezza al suono di un violino; sono responsabili dell'anello risonante prodotto da una corda di chitarra disattivata.) Il sistema lidar può catturare frequenze armoniche che sono troppo alte per essere udite dall'orecchio umano. Inoltre, i raggi laser sono polarizzati e quando si riflettono su superfici diverse, la loro polarizzazione cambia. La quantità di cambiamento può dire a Brydegaard e ai suoi colleghi se l'ala di un insetto è lucida o opaca, il che è utile anche quando si cerca di distinguere specie diverse.

Mentre il disco scuro del sole inizia a illuminarsi di nuovo, gli scienziati scattano foto e provano, senza molto successo, a spiegare come i laser lavorano ai bambini locali. Ora che i dati scorrono, la tensione che ha accompagnato l'installazione del sistema lidar si è semplicemente sciolta.

Sembra finalmente chiaro che il prezzo elevato dell'esperimento non sarà vano. Il team ha speso circa $ 12.000 per il sistema lidar, esclusi i costi altrettanto pesanti di trasporto e lavoro. "Sembra molto, stare in un villaggio africano", ammette Brydegaard. D'altra parte, le forme più vecchie di lidar, usate per studiare l'atmosfera, possono costare centinaia di migliaia di dollari. L'onere della malaria, nel frattempo, verrebbe calcolato in miliardi di dollari - se potesse essere calcolato affatto.

Nel giro di un paio d'ore, il luminoso cerchio circolare del sole brucia di nuovo brillantemente. Un paio d'ore dopo, ha iniziato a tramontare.

Riappliciamo spray spray per allontanare le zanzare che, ancora una volta, arriveranno dai campi paludosi intorno a Lupiro. Quindi camminiamo in città per cena, che, come al solito, include il riso.

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Tre mesi dopo l'esperimento, ho chiamato FaunaPhotonics per sapere come stava procedendo la loro analisi. Dopo che così tanti laser avevano fallito, volevo sapere se quello finale aveva dato loro i risultati di cui avevano bisogno.

I dati erano disordinati, dissero. "Intorno al tempo di cottura, c'è un sacco di fumo e polvere nell'aria", ha detto Jord Prangsma, un ingegnere responsabile dell'analisi dei dati che il team ha riportato. Ha aggiunto che i dati sembrano mostrare distinti battiti d'ali. Ma è una cosa individuare quei battiti su un grafico. "Dire a un computer, 'Per favore, trovami la frequenza corretta', è un'altra cosa", ha detto. A differenza di Sotavalta, che aveva studiato individui, il team in Tanzania aveva raccolto dati da molte migliaia di insetti. Stavano cercando di analizzare tutte quelle ali battenti contemporaneamente.

Ma gli ostacoli non erano insormontabili. "Vediamo un'attività più elevata verso mezzogiorno", ha detto Samuel Jansson, parlando dei dati dell'eclissi. Ciò suggerisce che le zanzare stavano effettivamente usando la luce come spunto per iniziare a cercare cibo nelle ore di punta. Prangsma ha aggiunto che un algoritmo che aveva sviluppato stava iniziando a separare i dati cruciali. "Da un punto di vista scientifico, questo è un set di dati molto ricco", ha affermato.

Nei mesi seguenti, FaunaPhotonics ha continuato a fare progressi. "Nonostante i problemi laser iniziali", ha scritto Brydegaard in una recente e-mail, "i sistemi hanno funzionato in modo soddisfacente per tutte le nostre aspettative".

Ogni giorno in cui il sistema era in funzione, diceva, avevano registrato l'incredibile cifra di 100.000 osservazioni di insetti. "Le indicazioni sono che possiamo discriminare diverse specie e classi di genere di insetti", ha continuato Brydegaard.

Insieme ai suoi colleghi della Lund University, Brydegaard pubblicherà i risultati; FaunaPhotonics, in qualità di suo partner commerciale, offrirà il loro dispositivo lidar, insieme alla loro competenza analitica, alle aziende e alle organizzazioni di ricerca che cercano di localizzare gli insetti sul campo. "Se abbiamo un cliente interessato a una determinata specie, adatteremo un po 'l'algoritmo per colpire la specie", ha spiegato Prangsma. "Ogni set di dati è unico e deve essere affrontato a modo suo." Recentemente, FaunaPhotonics ha iniziato una collaborazione triennale con Bayer per continuare a sviluppare la sua tecnologia.

Lo studio del battito delle ali ha fatto molta strada da quando Olavi Sotavalta ha usato il suo tono assoluto per identificare gli insetti - eppure, in qualche modo, il lavoro degli scienziati scandinavi differisce molto poco dall'entomologo finlandese. Proprio come Sotavalta, stanno unendo discipline separate - in questo caso fisica e biologia, lidar ed entomologia - per scoprire modelli in natura. Ma hanno ancora molto lavoro da fare. FaunaPhotonics e i suoi partner inizieranno, in un prossimo documento, cercando di collegare i punti tra luce, laser e zanzare. Quindi proveranno a dimostrare che lo studio della frequenza del battito d'ali potrebbe aiutare gli esseri umani a controllare malattie diverse dalla malaria, così come gli insetti che distruggono le colture.

"Questo è un viaggio che non dura pochi mesi", ha detto Rasmussen, l'ingegnere. "Questo è un viaggio che durerà per anni."

Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta da Wellcome su Mosaic ed è stato ripubblicato qui sotto una licenza Creative Commons.