Drosophila ist, seit Thomas H. Morgan um 1910 mit ihr die Genetik als eigenes Wissenschaftsgebiet etablierte, ein Modellorganismus der Biologie. Trotz der vielfältigsten Forschungen an der Fruchtfliege blieb aber eine Eigenschaft bis heute relativ unklar: der Flug der Fliege. Doch fliegt die Fliege überhaupt? Die Frage ist weniger absurd, als sie tönt. Denn bis jetzt wurde angenommen, dass die Insekten, je kleiner sie sind, mehr in der Luft schwimmen als fliegen. In diesem Modell würde die Reibung beim Insektenflug eine dominierende Rolle spielen, und jegliche Bewegung ohne aktiven Antrieb innerhalb von Millisekunden gebremst werden. Doch die Fliege fliegt wirklich, wie eine neue im Wissenschaftsmagazin „Science“ publizierte Studie (1) zeigt. Erstautor der Arbeit ist Steven Fry vom Institut für Neuroinformatik der ETH und Universität Zürich (2).

Fliegenflugsimulator

Fry ist schon lange fasziniert von fliegenden Insekten, aber auch davon, wie man sie mit modernster Technologie untersuchen kann. Darum entschloss er sich, einen Postdoc zur Aerodynamik bei Insekten in der Gruppe von Michael H. Dickinson in Berkeley (heute am CalTech) zu machen. Dem amerikanischen Forscher war es kurz zuvor erstmals gelungen, die aerodynamischen Mechanismen des Insektenfluges experimentell zu ergründen. Zu diesem Zweck hatte seine Gruppe einen Roboter mit zwei künstlichen Insektenflügeln in einem Mineralölbad entwickelt. Damit konnten die Forscher die Kräfte messen, die auf die schlagenden Flügel wirken. Da jedoch nur ungenaue Daten über die Flügelbewegung von Insekten vorhanden waren, gab diese Arbeit zwar Aufschluss über die generellen aerodynamischen Prinzipien, ohne aber letztlich die Frage beantworten zu können, wie sie beim Fliegenflug tatsächlich zum Zuge kommen.

Dafür waren hochpräzise Messungen der Flügelbewegungen einer Fliege vonnöten, ein Unterfangen, das erst durch die Entwicklung digitaler Hochgeschwindigkeitskameras möglich wurde. Zur Zeit als Dickinson gerade im Begriff war, drei Hochgeschwindigkeitskameras mit einer Auflösung von 5000 Bildern pro Sekunde zu beschaffen, entwickelte Fry den anspruchsvollen Projektplan, die Körper- und Flügelbewegungen in einem frei fliegenden Insekt genau zu messen, um danach die aerodynamischen Kräfte im freien Flug quantifizieren zu können.

Saures Lockmittel

Dickinson zeigte Interesse an einer solchen Postdoc-Arbeit, äusserte aber auch Bedenken. Würde es wirklich gelingen, eine Fliege erstmals im freien Flug gleichzeitig vor das Objektiv von drei Kameras zu bringen, was für eine exakte Flügelpositionsbestimmung nötig war? Auch Fry sah Schwierigkeiten auf sich zukommen. Denn er wollte nicht nur den freien Flug einer Fliege flimen, sondern setzte sich überdies das Ziel, schnelle Drehmanöver um 90 Grad aufzunehmen. Während diesem Sakkade genannten, für den Fliegenflug typischen Manöver, das weniger als eine Zehntelsekunde dauert, erwarteten die Forscher auffällige Veränderungen bei den Flügelbewegungen.

Den ersten Filmversuchen war kein Erfolg beschieden. Die Fliegen flogen in der Versuchskammer nie in den von allen drei Kameras erfassten Bereich. Fry war schnell klar, dass das Hoffen auf den Zufall zu lange dauern würde. Mit einem kleinen Gefäss, in das Fry einen Tropfen Essig gab, änderte sich die Situation schlagartig. Bereits nach einer Woche hatte eine Fliege in der „heissen“ Zone einen Flug mit einem vollständigen Drehmanöver absolviert.

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