Wallenberg Scholar Marie Dacke, professor i sinnesbiologi vid Lunds universitet, har just fått en ny leverans dyngbaggar från Sardinien. Mest arbetar hon med baggar från Sydafrika, men med djur från olika delar av klotet kan studier utföras året runt.

Dyngbaggar finns i en mängd varianter som alla lever av djurspillning. Omkring en tiondel av arterna formar bollar av dyngan som de sedan rullar baklänges, rakt bort från konkurrenterna. När de nått tillräckligt långt gräver de ner sig och kalasar på bollen. Det är den här sortens dyngbaggar som Marie Dacke arbetar med. Målet är att förstå navigationen.

– Dyngbaggen rör sig jättemycket när den rullar, marken kan vara ojämn, solen går i moln, i skogar skyms himlen av träd... ändå lyckas de styra rakt. Vi vill förstå hur de med sina ögon och antenner tar in signaler, väljer ut vad som är relevant och pålitligt, och processar informationen.

Pyttesmå elektroder och stora speglar

De senaste tjugo åren har Marie Dacke och hennes kollegor gjort flera upptäckter om dyngbaggarnas navigationssystem, bland annat att arter som rullar om natten kan navigera efter Vintergatan och med hjälp av polariserat månljus.

– På senare tid har vi studerat hur dyngbaggar kombinerar olika typer av riktningsinformation. De använder till exempel både ljus och vind, fastän vind är en väldigt ”brusig” och varierande informationskälla. Vi vill förstå hur de gör det, och hur neurobiologin bakom ser ut.

Forskarna använder flera olika metoder, alltifrån att med små elektroder mäta aktiviteten i baggarnas nervceller, till att hålla upp en Ikea-spegel.

– En av våra mest använda utrustningar i fält är 30 gånger 30-spegeln som brukar användas i spegelväggar. Med hjälp av den och en skuggbräda kan vi ”flytta solen”, samtidigt som vinden fortfarande blåser i samma riktning.

I laboratoriet kan man utföra liknande experiment med större precision. Här finns reglerbara system för ljus och vind, och ett experiment där små plattor med mönster fästs på skalbaggarnas ryggar för att en kamera ska kunna avläsa deras riktning och anpassa den konstgjorda solens position till insekternas rörelser.

Med avancerad bildutrustning studeras även djurens insida, ända ner på nivån enskilda kopplingar mellan nervcellerna i dyngbaggens hjärna.

Samtidigt är fältstudierna viktiga för att se hur baggarna beter sig i sin naturliga miljö. I Lund pågår experiment med att ta fram elektronisk utrustning som är så lätt att dyngbaggarna kan bära den i naturen som en liten ryggsäck.

– Det går eftersom dyngbaggarna är så pass stora, vilket är ett skäl till att de är bra insekter att jobba med. Jag är ju inte insektsforskare egentligen. Dyngbaggarna är mina modelldjur för att förstå biologiska kompassystem, säger Marie Dacke.

Motstridig information ger ledtrådar

I labbet förses baggarna med information som är ”brusig” på ett sätt som forskarna helt kontrollerar. Då blir det möjligt att undersöka om de använder ett medelvärde av informationen, om de kan bedöma osäkerheten hos varje källa, eller om de kanske väger in sina egna kroppsrörelser i beräkningen. Inget av det här vet forskarna ännu.

– När vi sätter olika källor i konflikt med varandra ger dyngbaggens styrning oss svaren. Vänder den, går den vidare, styr den konsekvent fel?

Dyngbaggeresultaten kan bli till nytta i framtidens robotsystem. Även robotar behöver behärska ojämna och föränderliga miljöer, något som i dag kräver komplex mjukvara och drar mycket energi. Insekterna har utvecklat smarta lösningar som kräver mycket lite beräkningar. Det gör processen snabb och energisnål, vilket är högintressant inom robotik och artificiell intelligens.

Varje maskin som ska röra sig fritt i en miljö måste lägga ihop stora mängder information. Insekter har ofta smarta, snabba och energisnåla lösningar på det.

Marie Dacke och hennes kollegor kommer att använda kunskapen från dyngbaggarna till att bygga en elektronisk krets och testa den i en robot. Om roboten inte klarar detsamma som baggarna så vet man att man missat något. Då går man tillbaka och söker mer information, modifierar roboten, provar igen. Arbetet pendlar fram och tillbaka mellan labb och fält, mellan maskin och djur.

I naturen ser hon det oväntade

Redan som liten var Marie Dacke djupt fascinerad av djur, hon hade ”tusen husdjur, snigelfarmer och så”. Att plugga biologi kändes självklart och hon deltog först i ett forskningsprojekt om spindelsyn. När hon följde med en doktorandkollega till Sydafrika fick hon se dyngbaggar och förstod hur spännande det skulle vara att studera dem. Fortfarande gör hon fältstudier i närmare två månader per år, för det är i naturen hon ser de mest oväntade beteendena.

– Varje gång jag har sagt att jag ska börja använda ett annat modellsystem så gör dyngbaggarna något som ger mig fem års forskning till. För tio år sedan såg vi att de använder Vintergatan, och det hade vi inte alls väntat oss. Så om tio år arbetar jag nog fortfarande med dyngbaggar – men exakt hur kan jag inte svara på. Ska man hitta det okända så kan man inte aktivt leta efter det. Det är väldigt svårt. Men roligt!

Text Lisa Kirsebom
Bild Åsa Wallin