En rekke gresshopper av arten Acrididae har den egenskapen at de går fra å leve alene til å samles i gigantiske svermer som kan bestå av flere milliarder insekter.

Et forskningssamarbeid mellom Oxford, Cambridge og University of Sydney har avdekket at serotoninnivået i den midtre delen av gresshoppekroppen øker kraftig når den begynner å sverme.

- Endrer seg på et par timer

Stephen Simpson ved School of Biological Sciences ved University of Sydney ledet studiens laboratoriearbeide ved Oxford. Han forteller til forskning.no at studien er del av et program han startet for over 15 år siden.

- På begynnelsen av nittitallet begynte jeg å argumentere for at det å forstå denne forvandlingen ville sette oss i en posisjon hvor vi kan kontrollere gresshoppene både som individer og svermer, sier han.

Simpson forteller at det første steget var å finne ut hvor hurtig gresshoppene forvandlet seg.

- Vi tok individuelle gresshopper og plasserte dem sammen med en gruppe, og viste at de endret oppførsel og begynte å oppføre seg som de gjør i sverm, i løpet av bare et par timer.

Ulike eksperimenter

Det neste steget var å finne ut hvilket stimuli som forårsaker endringen. Forskerne gjorde en serie eksperimenter hvor de isolerte ulike lukter, visuelle inntrykk og fysisk kontakt med andre gresshopper.

- Vi fant ut at fysisk kontakt med andre gresshopper alene kan forårsake endringene, og at visuelle inntrykk og lukt sammen kan gjøre det.

Forskerne prøvde så å finne ut om det spilte noen rolle hva slags fysisk kontakt som fant sted og hvor på kroppen gresshoppene måtte berøres.

- Vi begynte eksperimenter hvor vi kilte markgresshoppene med en liten pensel på forskjellige steder på kroppen og fant ut at det var kiling på bakbena som utløste denne endringen i oppførsel.

- Nevrokjemisk forandring

Deretter samlet forskerne seg på University of Cambridge hvor avdelingen Burrows Group er eksperter på nervesystemer hos insekter.

Det ble klart at et par timer med stimuli på gresshoppenes bakben ikke kunne gi noen fysiske endringer i nervesystemet, men at endringen i oppførsel var forårsaket av en nevrokjemisk forandring.

- Vi satt med en hel liste av mulige nevrokjemikalier, så vi gjorde en studie hvor vi beskrev hvilke kjemikalier i gresshoppas nervesystem som endret seg ved sverming, og fant ut at serotonin var avgjørende.

- Vi måtte deretter bevise serotonitets årsaksmessige rolle. For å kunne gjøre det måtte vi kunne manipulere det, og det var det denne studien gjorde, forklarer Simpson.

- Et viktig steg

Han mener at vi nå er kommet et viktig steg nærmere det å finne artens akilleshæl, og at det snart er mulig å komme opp med en metode for å manipulere gresshoppas forvandling.

Men, han sier at serotoninet i seg selv ikke kan hjelpe oss med dette fordi det finnes i nervesystemet hos så og si alle arter.

- Men nå som vi har begynt å forstå forvandlingsprosessen kan vi kanskje finne et element i forvandlingen som er kjemisk kontrollerbart og unikt for denne arten.

Simpson forteller at denne siste studien bare er begynnelsen på et forskningsprogram som skal se nærmere på gresshoppas DNA og forsøke å forstå den genetiske forvandlingen.

I tillegg skal de modellere både svermer og individuelle gresshoppers oppførsel ved hjelp av teknikker fra statistisk fysikk og sannsynlighetsberegning. På denne måten håper de å kunne forutse og kontrollere de enorme svermene.

- Svært interessant studie

Biologiprofessor Nils Christian Stenseth er ekspert i populasjonsbiologi og har blant annet studert hvordan gresshoppeutbrudd i Kina er knyttet til klima. Han sier til forskning.no at Simpsons studie av serotoninets rolle er svært interessant.

- Vi er nå et godt stykke på vei til å få til noe når det gjelder å kontrollere gresshoppeutbrudd. Det som trengs nå er mer økologisk og adferdsøkologisk arbeid, sier han.

Professor Stenseth forteller at den klare sammenhengen mellom klima og gresshoppeutbrudd også i fremtiden kan hjelpe til med å bekjempe de ødeleggende svermene.

- Klimaendringer i stor skala er ganske forutsigbare, og man kan forutse dem noen måneder i forveien. Dermed kan man være litt føre var med utbruddene.

- Dette er ikke noe vi kan gjøre i morgen, men vi kan i hvert fall tenke langs disse banene.

- Likhetstrekk med barkbilla

Selv om vi ikke har noen insekter i Norge som oppfører seg på same måte som de svermende gresshoppene så mener Stenseth at vitenskapsfolk som forsker på ulike arter kan lære av hverandre.

Selv har han blant annet forsket på barkbillen, og mener de to artene har likhetstrekk som gresshoppeforskere kan dra nytte av.

Stenseth forklarer at barkbilla ikke forvandler seg slik som gresshoppene, men at den regulerer feromoner som de uttømmer i ulik grad for å tiltrekke seg andre biller. Når det blir for mange av dem på ett sted så sender de ut frastøtningsferomoner slik at reproduksjonen ikke går ned.

- For barkbillene har vi en populasjonsbiologisk forståelse av hva som faktisk skjer. Forskning på gresshopper og på barkbiller kan derfor ha noe å lære av hverandre, avslutter han.

Kilde:
S.J. Simpson et al., Serotonin Mediates Behavioral Gregarization Underlying Swarm Formation in Desert Locusts, Science, Vol. 323, Januar 2009