Poláros fénnyel Gironába

Hegedüs Ramón – a Természet Világa korábbi diákpályázatainak többszörös díjazottja – 2008 októberében védte meg doktori (PhD) értekezését az ELTE Fizikai Intézetének Biológiai Fizika Tanszékén. Témavezetője, Horváth Gábor – szerkesztőbizottságunk tagja – a nyilvános védésen írásban is tanúsította, hogyan „szolgálhatják, mozdíthatják elő a magyar nyelvű tudományos ismeretterjesztő folyóiratok a kutatói utánpótlás nevelését”. Mert az, hogy „Ramón az ELTE Biológiai Fizika Tanszékének Biooptika Laboratóriumában kötött ki – írta Horváth Gábor –, nem a véletlen műve volt, hanem a Természet Világa diákpályázatának köszönhető. A 2000. évi díjátadási ünnepségen találkoztam Ramónnal, mint az egyik díjazottal, s fölajánlottam neki, hogy ha a középiskola után amúgy is az ELTE fizikus szakán tanul tovább, dolgozzon a vezetésemmel ebben a laborban. (Szintén az egyik díjkiosztó ünnepség után lett a tanítványom Buchta Krisztián, aki ugyancsak fizikusként végzett, s lett később doktorandusz az ELTE-n egyik kollégám témavezetésével.) Ramón élt a lehetőséggel, s egyetemi tanulmányainak mind az öt éve alatt együtt dolgoztunk: három nemzetközi folyóiratban is közöltünk egy-egy cikket. Mivel Ramón középiskolásként társszerzője lett Bor Zsolt akadémikus egyik optikai témájú dolgozatának, az egyetem elvégzésekor már kétszeresen is teljesítette a fizikus PhD-fokozat megszerzésének azt a feltételét az ELTE-n, hogy legalább két nemzetközi referált publikációval kell rendelkezni. Ramón ötödéves biofizikusként 2005-ben elnyerte az ifjúsági Bolyai-díjat, így semmi sem akadályozhatta meg abban, hogy ösztöndíjat kapjon az ELTE Fizika Doktori Iskolájában.

Ugyancsak a Természet Világa diákpályázatának köszönhető, hogy Ramón korábban, 1998-ban három hónapot töltött a tübingeni Max Planck Biokibernetikai Intézetben. A tanulmányutat Varjú Dezső, a Tübingeni Egyetem Biokibernetika Tanszékét vezető professzor szervezte meg, akitől a Természet Világa diákpályázatán, az általa alapított biofizika-biokibernetika kategóriában, Ramón a 2. díjat 1997-ben és 1998-ban is elnyerte.

A lap Atomoktól a csillagokig című rovatában 2007-ben kétrészes cikket közöltünk diákjaimmal, köztük Ramónnal. Ezeket az írásokat szerencsére elolvasta a spanyolországi Gironában Neumann László kutatóprofesszor, aki egykor az ELTE-n végzett matematikusként. A mi cikkeink keltették föl az érdeklődését a fénypolarizáció iránt, ami a számítógépes látásban, grafikában és képfeldolgozásban is kiválóan alkalmazható. A cikkek megjelenése után Neumann professzor hamarosan meglátogatta a Biooptika Labort, ahol megismerte Ramónt, és rögtön meghívta magához a Gironai Egyetemre egy többhetes kutatásra. Ennek eredményeként fejlődött ki a szakmai kapcsolat a Gironai Egyetem Számítógépes Látás és Robotika Kutatócsoportja, illetve az ELTE Biooptika Laborja között, s ennek köszönhető, hogy Ramón 2008 novemberétől Gironában folytathatja kutatói pályafutását.”

Egy másik tudomány-népszerűsítő cikk talán még a tapasztalt kutatók pályafutásában is szerepet játszik. Horváth Gábor, Kriska György, Majer József és tanítványaik 2007-ben részt vettek az OTKA–Élet és Tudomány közös ismeretterjesztő cikkpályázatán. „Poláros fénnyel a bögölyök ellen” című írásuk harmadik lett – Horváth Gábort és Kriska Györgyöt pedig hozzásegítette egy európai uniós pályázathoz. Miközben erről a sikerről beszélgettünk (l. www.otka.hu), újra felmerült a diákpályázatunkat szponzoráló Varjú Dezső neve. A professzor évekkel ezelőtt Horváth Gábort is jó tanácsokkal látta el. Íme a történet:

„Már 2007 decemberében meglátogatott egy elegáns, aktatáskás mérnök, nem is tudtam, melyik laborszékre merjem leültetni – mesélte Horváth Gábor. – A mérnök elmondta, hogy a Műegyetemen végzett és nemrég jött vissza Japánból, ahol robotikából doktorált. Itthon, az MFKK Feltalálói és Kutató Központ Szolgáltató Kft.-nél helyezkedett el, ahol több különböző végzettségű mérnök mellett közgazdászok is dolgoznak. Olyan magyar ötleteket kutatnak fel, melyeket a kis és közepes vállalkozások piacképes termékekké formálhatnak. Már 14 ötletgazda találmányát sikerült elindítaniuk a termékké válás útján, mire megtaláltak bennünket. Hogyan akadtak ránk? Olvassák az Élet és Tudományt is!

Fontos feladatunknak tartjuk, hogy a nemzetközi, referált szakfolyóiratokban publikált angol cikkeinket magyarul is megjelentessük – a diákjainknak és az érdeklődőknek. Az ÉT–OTKA-pályázatra beküldött cikkben arról számoltunk be, hogy számos bögölyfaj erősen vonzódik a vízszintesen poláros fényhez. 
Ezt a pozitív polarotaxisnak nevezett jelenséget kihasználva csapdába ejthetjük őket, és e felfedezés alapján új típusú bögölycsapdákon dolgozunk.

Az MFKK-tól megtudtuk, hogy az EU 7. kutatási keretprogramjának egyik kategóriája a kis és közepes vállalkozások versenyképességének elősegítését célozza, s ebben a kategóriában mi is pályázhatunk, ha ilyen vállalkozások számára végzünk kutatást. A szemfüles „ötletvadászok” gyorsan kitalálták a projekt betűszavát, a TabaNOidot. A bögölyök latinul a Tabanidae családba tartoznak, angolul tabanid fly a nevük, a NO pedig az irtásukra, gyérítésükre utal. E mozaikszó szerepel majd az új, poláros bögölycsapdáinkon is. 2008 áprilisában az MFKK velünk együtt megírta az EU-pályázatot, s megszervezték hozzá a konzorciumot. 2008 őszén nyertünk! A támogatás – körülbelül egymillió euró – nagy részét a kutatást végző partnerek kapják a termék kifejlesztésére, melyből egyetemünknek – és persze nekünk mint ELTE-s kutatóknak – jelentős összeg jár.

– Még a pályázatírás előtt kiderült – folytatta Kriska György –, hogy az MFKK mérnökeinek eddig főleg csak komoly elektronikus, számítógép vezérelt berendezésekkel volt dolguk. Amikor megismerték a csapdánk működését, először azt gondolták, olyan egyszerű, hogy valamilyen mechanikai/elektronikus „ketyerével” lenne érdemes kiegészíteni. Később azonban megértették, hogy a mi csapdaprototípusaink bonyolultsága a terepi tesztelésükben rejlik: senki sem tudhatja előre, pontosan hogyan reagálnak majd rájuk a bögölyök. Már harmadik éve végzünk terepkísérleteket, és még az idén nyáron is számos kulcsfontosságú tényező derült ki. Ha valaki ezeket nem veszi figyelembe, nem működik a csapda.

– Miből áll egy bögölycsapda?

– Kell hozzá egy felület, amelyik a fényt megfelelően polarizálja, és odacsalja, majd ott is tartja a bögölyöket.

Megtévesztett polarotaktikus bögöly egy piros autókarosszérián, amely a fényt erősen és vízszintesen polarizálja, ezért a bögöly számára "polárosfény-szennyező"

Hogyan képes erre?

– A bögölyök többek között vizet keresnek, amit úgy találnak meg, hogy a felületéről tükröződő vízszintesen poláros fényt érzékelik. Más folyadékra is rászállnak azonban, ha az poláros fényt ver vissza. Ha kicsi a folyadék felületi feszültsége, vagy nedvesíti a bögölyök kitines testfelületét, elsüllyednek benne, amikor rászállnak: nem tudnak fölemelkedni és elrepülni. A víznek nagy a felületi feszültsége, és nem nedvesíti a kitint, ezért a rászálló bögölyök többnyire nem merülnek el benne, hanem könnyedén szárnyra kapnak.

Kezdetben azt sem tudtuk, miért repülnek a bögölyök a vizekre. Napokig ültünk egy vízzel teli, fekete (vízszintesen poláros fényt visszaverő) tálca mellett, s néztük, mi történik. Sorra jöttek a bögölyök, egyszer vagy kétszer érintették a vízfelületet, majd elrepültek. Ittak, vagy egyszerűen csak lehűtötték magukat a hőségben. Amikor nagyon meleg van, például a szitakötők is csobbannak egyet a vízben, utána elrepülnek. Csak kevesen tudják, hogy a bögölyök így viselkednek – mert nem sok szakértő üldögél órákig a víz mellett bögölyöket figyelve. Tübingenben Varjú Dezső biofizikus professzor mindig azt mondta: Ülj oda, Gábor, és nézd, hogy mit csinál az állat. Ez ugyanis a kísérleti érzék-biofizikai kutatások egyik kulcsa. […]

A bögölycsapdákra nagyon nagy szükség van, hiszen a bögölyök óriási gondot okoznak. Nyáron például lefogynak a lovak, mert nappal nem tudnak legelni miattuk. Az egyik legújabb megfigyelésünk szerint a bögölyök a világosszürke („fehér”) lovakat kevésbé támadják, mint a sötéteket (barnákat, feketéket). Ennek is kezdjük érteni az okát: a fehér lovak testéről gyakorlatilag polarizálatlan fény verődik vissza, míg a sötétek hátáról erősen és vízszintesen polarizált. Úgy gondoljuk – ami még bizonyításra szorul –, hogy a bögölyök részben a fénypolarizáció miatt támadják a lovakat. Hiszen a poláros fény érzékelése már kifejlődött bennük: ennek segítségével találják meg a vizeket, ahol ihatnak, lehűlhetnek, párosodhatnak, petézhetnek. De azért is érdemes a vizet megkeresniük, mert „helybe jön” a vérszívásra alkalmas gazdaállat – például a ló, amelyik inni szeretne. 

A bögölyök azonban Dél-Amerikában és Afrikában okozzák a legnagyobb bajt. Dél-Amerikában az álomkórt nem a cecelegyektől, hanem a bögölyöktől kapják el az emberek és az állatok. Afrikában a bögölyök a vándorfilária nevű fonalférget terjesztik, amitől több millió ember szenved folyamatosan. Mivel a poláros bögölycsapdáink egyszerűek és olcsók, az Európai Unió nemcsak pénzzel, hanem ilyen csapdákkal is támogathatná a veszélyeztetett országokat.”
 

Összeállította: Silberer Vera

Természet Világa, 140. évfolyam, 3. szám, 2009. március
http://www.termeszetvilaga.hu/ 
http://www.chemonet.hu/TermVil/