Într-una dintre coincidențele ciudate ale istoriei, a doua vară a unei pandemii globale l-a adus pe biologul de la Johns Hopkins Ethan Allen Andrews pe o peluză din Baltimore pentru a urmări frenezia masivă de împerechere a cicadelor Brood X. Era 1919 și o mare gripă se răspândea încă în întreaga lume.
În 2021, a doua vară a unei pandemii diferite, cu multe paralele sfâșietoare, cicadele Brood X au trimis din nou oameni din estul Statelor Unite pe peluze cu mirare sau să se ascundă de mini-proiectile și de zgomotul lor de înaltă decibeli.
La fiecare 17 ani, Brood X cu ochi mari Magicicada insecte grase ca degetele și lipsite de apărare ca urșii de gumă ies din pământ cu milioanele. Ei se orientează spre diverși copaci ca și cum ar fi numit în mod mistic, apoi fierb peste peluze în mase pentru a converge și a urca. „Uimitor”, a numit Andrews priveliștea de lângă un copac mare. Și asta s-a întâmplat înainte ca mafia să-și ia forma adultă de zbor și, după 17 ani asexuați, masculii au cântat în sfârșit corul pentru femele.
„Tambure aproape spulberate de zgomotul turnătoriei cazanelor”, a spus Baltimore Sun exclamă la 30 mai 1919. Cu toate acestea, Andrews părea încântat. Timp de trei ani, a săpat gropi de testare pentru a verifica tinerele cicade care se maturizau sub pământ. Când în cele din urmă s-au târât în lumina zilei, el a luat probe și a calculat. „Întregul număr care iese dintr-un acru de astfel de teren suburban se ridică la o sută de mii”, a estimat el.
Six Brood X cicada – vieți mai târziu (102 ani), cea mai recentă recoltă de gândaci mari și prost s-a cățărat deasupra solului la timp, în petice împrăștiate în 15 state. În ciuda pandemiei COVID-19 în curs, cercetătorii au mers pe teren sau pe gazon.
Toti impreuna acum
Magicicada speciile trăiesc vieți hipercoordonate, „periodice”. Pentru a fi considerată periodică, o întreagă populație geografică, numită puiet, trebuie să trăiască un ciclu de viață multianual, sincronizând evenimentele mari. Cicadele periodice din America de Nord, în funcție de locație, apar la fiecare 13 sau 17 ani, împerechendu-se doar în ultima lună de viață. Imaginați-vă, pentru o secundă, orașe întregi de oameni care au atins unele dintre marile repere ale vieții – să se nască, să aibă copii și apoi să moară – la câteva săptămâni unul de celălalt.
Un ciclu de viață periodic este rar, dar nu unic, spune biologul Chris Simon de la Universitatea din Connecticut din Storrs. Din aproximativ un milion de specii de insecte numite, ea cunoaște mai mult de 50 cu vieți periodice – cu greu un număr copleșitor. Treizeci și opt de specii de molii și fluturi trăiesc așa. Așa că faceți cel puțin patru feluri de gândaci și chiar și o muscă.
Dintre cele 3.000 de specii de cicade estimate, doar câteva specii trăiesc atât de strâns în pas. Doar pentru diferitele cicade nord-americane Magicicada speciile se sincronizează. Puietul X poate primi multă publicitate, dar există alte 14 puiet, toate, cu excepția uneia, amestecând mai multe specii.
Puietul X îmbină trei specii, pe care urechea bine reglată a lui Simon le poate identifica după chemările de împerechere ale masculilor: strigătul supărat al chipmunk al lui. M. septendecula, M. cassini cu ticăitul lui care se sfârșește până la un țipăt răgușit și M. septendecim, cunoscut pentru drona sa fluieră de navă spațială. Femeile doar dați clic.
„Obișnuiam să credem că numai America de Nord are cicade periodice”, spune Simon. Și că ciclurile erau toate impare. „Noi” înseamnă totuși oamenii de știință occidentali. O mică întindere a Indiei are cicada sa „Cupa Mondială” (Chremistica ribhoi), care apare pe același ciclu de patru ani ca și competiția de fotbal. Printre cicadele din Fiji, nanai auriu și negru (Raiateana knowlesi) izbucnește pe insula principală la fiecare opt ani. A înlocuit-o pe Regina Elisabeta pe bancnota de 100 de dolari a țării din Pacificul de Sud.
Observații de cicade
Galbenul marchează locul în care au apărut rapoartele despre Brood X de-a lungul anilor, în comparație cu peisajul albastru al unei hărți a Serviciului Forestier din SUA care arată județele în care apar alte puie de cicadele pe cicluri de 17 sau 13 ani.
Când viața îți dă cicadele
Anul acesta, când Simon a mers în sud pentru cartografierea intensivă a Brood X în Carolina de Nord și Georgia, ea a cumpărat cafea Brewed X din Washington, DC. Ea a fost cufundată de zeci de ani în lumea fascinantă a cicadelor și adună exemple de cicade care ating cultura umană. Ea poate cita dintr-un ziar din 1987, care relatează că doi bărbați „îmbrăcau” o cicada într-un presupus jaf la restaurantul de Grand Slam din Cincinnati și are o fotografie din 2011 cu fereastra gelateriei iubitului Sparky din Columbia, Missouri. Magazinul nu mai avea înghețată de cicada, așa că personalul a înregistrat o notă: „Verificați în 2024”.
Privind înapoi la călătoriile ei și la cercetările sale din întreaga lume, anul acesta Simon și colegii de lungă durată au actualizat o sinteză de idei despre cum Magicicada speciile au evoluat în trei linii principale care s-au separat de un strămoș comun cu aproximativ 3,9 milioane de ani în urmă. Stilul de viață periodic a evoluat odată cu ei, au scris cercetătorii online pe 8 octombrie în Revizuirea anuală a entomologiei.
Un factor pe calea către periodicitate este ceea ce Simon numește „prostia prădătorului”. Magicicada adulții sunt mari și ciudat de ușor de prins. Ei încearcă doar cu jumătate de inimă să scape de prădători. Chiar dacă păsările, veverițele și o mulțime de alte animale consumă mesele ușoare, o explozie suficient de mare de cicade poate hrăni toate amenințările și poate lăsa destui supraviețuitori pentru a se reproduce. Atingerea unei astfel de abundențe uluitoare este mai ușor atunci când tinerii dintr-o zonă întreagă de peisaj ies din pământ împreună la fiecare 17 ani.
Această coordonare se poate potrivi cu o dietă puțin nutritivă și o creștere lentă. în curs de dezvoltare Magicicada tinerii ating rădăcinile copacilor pentru hrană, dar ignoră lichidul bogat în calorii care transportă zaharurile în jos din frunze. În schimb, cicadele tinere își împing părțile bucale în xilemul care suge în sus, care transportă aproximativ 99,9% apă, cu doar o mică parte de nutrienți, din rădăcini.
Hrănirea în acest fel este o muncă grea. A sorbi chiar și o astfel de bulion slab înseamnă o luptă dură împotriva aspirării puternice a plantei de lichide. Pentru a face treaba, cicadele, la fel ca alți specialiști în xilem (SN: 14/08/21, str. 14), cresc pompe specializate de putere în capul lor.
Aripi intinse
Nesăbuința cicadelelor, împreună cu numărul lor extraordinar, a adus o bogăție de cercetare pentru Mary Salcedo, biomecanist la Virginia Tech din Blacksburg. Ea studiază modul în care noile insecte adulte își pompează rapid aripile masive de la primele tampoane de țesut strivite împreună. Viteza contează, deoarece lipsa de zbor înseamnă lipsa de apărare.
Cicadele își pot pompa aripile în doar aproximativ 45 de minute. După ce a studiat aripile lăcustelor și lăcustelor de laborator, ea s-a îndreptat cu entuziasm către Magicicada: „Mii de insecte pe care nu trebuie să le cresc sau de care nu am grijă!”
Înainte ca primul Brood X să fie împins din pământ în acest an, Salcedo a rezervat o închiriere Airbnb în afara Washington, DC, pentru 10 persoane (complet vaccinate) de la laboratorul Virginia Tech al biomecanistului Jake Socha. Pandemia a închis laboratorul Socha în 2020, așa că călătoria a ajutat doctoratul. studentul Joshua Pulliam, unul, în virajul său dramatic de a studia mișcarea cicadelor. Găsește o modalitate de a încadra insectele cățărătoare în doctoratul său. proiectează pe șerpi care alunecă atât de bine încât aproape zboară (SN: 8/1/20, str. 16).
Salcedo s-a întrebat de multă vreme cum reușesc insectele să obțină aripi uriașe gata de zbor atât de repede. „Majoritatea oamenilor – am găsit, chiar și unii entomologi – se gândesc la o aripă de insectă ca părul tău”, spune ea. „Dar este… mai mult ca brațul tău.”
În loc să fie doar lucruri inerte, aripile de insecte au rețele cu nervi, căile respiratorii și „sânge” de insecte sau hemolimfă. Acest sistem complex necesită multă putere circulatorie, inclusiv inimi suplimentare, spune Salcedo, care lucrează cu colegii la o hârtie cu aripi de cicadară. Cicadele au o singură inimă centrală, plus mai multe pentru aripi.
Spre deosebire de lăcuste și lăcuste, care au aripi în două trepte, cicada periodică își deschide aripile dintr-o dată, ca „smulgerea unei sabie dintr-o teacă”, spune Salcedo. Ea distribuie prin Zoom imagini cu cicadele Brood X pe care le-a prins și fotografiat în timpul excursiei recente, în timp ce își întindeau aripile pentru prima dată. Formele de pornire arată ca niște pânze mici, albe, cu squiggles galbene. Pe măsură ce acele mâzgălețe se extind, aripile se învârt mai largi și mai lungi, prinzând treptat viață.
Controlul minții
Patologul forestier Matt Kasson și studenții săi au mers și ei la vânătoare de cicadele în 2021, dar nu orice bumbler Brood X ar face bine. Cu sediul la Universitatea West Virginia din Morgantown, grupul a căutat în Valea Shenandoah și în munții din apropiere cicadele infectate cu o ciupercă care face cicadele sterile, dar le intensifică apetitul sexual, maximizând răspândirea fungică prin contactul împerecherii.
„Ai o cicada care se plimbă cu, practic, o gumă cretă [of fungus] pe partea din spate a abdomenului”, spune Kasson. Aceste Massospora ciupercile îi determină pe masculi să imite clicurile cochete ale femelelor, atrăgând alți masculi. Masculii păcăliți în cele din urmă prind și zgomotesc, dar duc cu ei ciuperci infecțioase.
Studenții Angie Macias și Matt Berger au venit cu ideea de a studia aceste ciuperci în urmă cu mai bine de cinci ani. Nu era nicio modalitate de a crește Massospora în laboratoare, dar ciupercile atacă atât speciile de cicade periodice, cât și neperiodice. Unul dintre primele proiecte ale grupului a folosit cicadele neperiodice din vestul american pentru a explora ce chimie ar putea lăsa o ciupercă să energizeze comportamentul sexual al insectelor.
„Primesc un telefon într-o noapte cu ninsoare de februarie la 2 dimineața”, își amintește Kasson. Era de la studentul Greg Boyce. Avea o slujbă de zi la o companie de biotehnologie care îi permitea să folosească – după ore, dar gratuit – instrumente foarte scumpe pentru a identifica substanțele produse pe măsură ce un organism se metabolizează. Așa că în întunericul nopții, Boyce l-a întrebat pe consilierul său: „Știți ce este psilocibina?”
Boyce descoperise că ingredientul legendar dintr-un fel de ciupercă magică, dintre toate lucrurile, a apărut în mod natural într-un Massospora care atacă cicadele wing-banger (Platypedia putnami) din New Mexico.
La lumina zilei, „eram exact ca, prostii!” spune Kasson. Acest lucru a fost mai ales surprinzător, deoarece ciupercile trippy sunt departe, departe de Massospora ciuperci în istoria evoluției. Atacatorii de cicada se află într-un cu totul alt filum, „mult mai jos” pe arborele fungic al vieții. Kasson crede că același compus trebuie să fi evoluat de două ori, poate la o distanță de câteva sute de milioane de ani.
„Avem o grămadă de colegi în legătură cu asta și toată lumea înnebunea.” Marea întrebare a fost, versiunea periodică a cicadelor Massospora au si psilocibina?
Raspunsul este nu. Ceea ce se dovedește a conduce periodic cicadele la flirt hipersexual este un alt stimulent: o amfetamina numită catinonă. Același ingredient dă lovitura în planta khat, mestecata popular în Orientul Mijlociu și deloc legată de o ciupercă.
În cele din urmă, Kasson și-a dat seama că colecția sa de cicade i-a umplut din neatenție laboratorul universității cu substanțe controlate pentru care nu avea autorizații. „Am scris cea mai incomodă scrisoare din viața mea către DEA”, spune el.
În cele din urmă, laboratorul a fost împărțit cu Drug Enforcement Administration. Medicamentele care îmbunătățesc împerecherea insectelor au devenit acum o altă informație științifică la care observatorii cicadelor se pot gândi la următoarea dată când gazonul lor începe să se târască.