Учёные нашли насекомых способных пережить давление на глубине 400 метров
Озеро Малави в Восточной Африке считается одним из самых глубоких водоёмов континента. Оно давно привлекает внимание натуралистов и исследователей, а связанные с ним легенды даже породили рассказы о загадочных существах, якобы сохранившихся со времён глубокой древности. Однако новое открытие оказалось гораздо менее масштабным по размерам, но не менее удивительным с научной точки зрения.
Исследователи из кафедры зоологии Университета Британской Колумбии в Канаде обнаружили личинок комаров-звонцов, способных погружаться в крайне бедные кислородом глубины озера более чем на 200 метров. Там насекомые проводят дневное время, скрываясь от хищников, а ночью возвращаются к поверхности, чтобы питаться. Однако далеко не всем из них удаётся совершить безопасное путешествие обратно: в это время в верхних слоях воды их самих поджидают рыбы.
Необычный ежедневный цикл личинок удалось проследить благодаря сонарным технологиям, которые исследователи разместили на значительной глубине озера. Полученные данные показали, куда перемещаются крошечные насекомые, однако ключ к пониманию их способности выживать в таких условиях удалось получить только после изучения строения самих личинок.
Учёные обнаружили у них необычную дыхательную систему, включающую две пары небольших воздушных мешков. Эти структуры работают по принципу балластных цистерн подводной лодки и позволяют личинкам контролировать плавучесть, изменяя глубину погружения.
Внутри воздушных мешков исследователи обнаружили резилин — необычный эластичный белковый материал, который способен расширяться или сжиматься в зависимости от изменений кислотности, то есть pH, стенок мешка. Благодаря этому личинки могут изменять объём воздушных полостей и управлять своей плавучестью.
Такая способность оказалась настолько необычной, что учёные решили проверить, насколько глубоко личинки вообще способны погружаться. Для этого несколько насекомых поместили в специальные небольшие камеры высокого давления, имитировавшие условия, с которыми они могли бы столкнуться на больших глубинах.
К удивлению исследователей, естественная система плавучести личинок выдержала давление, соответствующее глубине около 400 метров. Это примерно 1312 футов и значительно глубже, чем глубины, на которые личинки, согласно данным сонарных наблюдений, ежедневно погружаются в озере Малави.
До сих пор считалось, что насекомые, хотя и часто встречаются в пресноводных экосистемах, не способны выживать в открытом океане на больших глубинах из-за огромного давления. Однако личинки африканских насекомых показывают, что некоторые представители этой группы могут выдерживать условия, сопоставимые с экстремальными глубинами водоёмов.
Исследователи считают, что обнаруженный механизм может представлять интерес не только для биологии. В будущем учёные надеются использовать полученные знания для создания искусственных систем, способных имитировать работу необычных воздушных мешков личинок.
Одним из возможных направлений может стать разработка «умных» материалов на основе резилина, реагирующих на изменение pH и способных менять объём. Другой вариант заключается в создании искусственных систем, которые будут имитировать работу мышц и естественный механизм управления плавучестью, обнаруженный у этих насекомых.
Таким образом, крошечные личинки, способные каждый день перемещаться между поверхностью и глубокой бескислородной зоной озера, оказались обладателями необычной биологической системы, которая позволяет им выдерживать давление на глубинах, считавшихся недоступными для насекомых.
Исследование в журнале Science.