Біологи з’ясували, що личинки комарів-коретр з озера Малаві щодня опускаються на глибину понад на 250 метрів, щоб сховатися від риб, — це робить їх найбільш глибоководними вільноживучими комахами. Витримувати тиск води їм допомагають укріплені повітряні мішки, що не руйнуються навіть під тиском, що виникає на півкілометровій глибині. Раніше науковці вважали, що комахи не поселяються на глибині через те, що їхні органи дихання не витримують високий тиск, але нове дослідження вказує, що комахи можуть розвивати пристосування для глибоководних занурень, якщо це дозволяє їм ефективно уникати хижаків. Статтю опублікували в журналі Science.
Навіщо личинкам пірнати на глибину?
Багато дрібних водних мешканців рятуються від хижаків за допомогою добових вертикальних міграцій: уночі вони підіймаються до поверхні, де можна живитися та полювати, а вдень опускаються на глибину, щоб уникнути хижаків. Тривалий час вважалося, що така стратегія поведінки недоступна для водних комах через особливості будови їхньої дихальної системи: у них кисень надходить до органів через спеціальну систему трубочок, заповнених повітрям і на великій глибині такі структури можуть стискатися або руйнуватися під дією тиску. Цим же пояснювали й відсутність водних комах у відкритих морських водах.
Однак, вивчаючи планктон в озері Малаві, яке є одним з найглибших у світі, дослідники помітили, що личинки комарів-коретр Chaoborus edulis можуть траплятися на глибинах близько 200 метрів. Учені знали, що ці тварини отримують кисень безпосередньо через поверхню тіла, а їхні трахеї не беруть участі у диханні, а натомість перетворилися на дві пари замкнених повітряних мішків, які працюють як органи плавучості. Однак, на яку глибину здатні мігрувати ці личинки, та як їм вдається витримати величезний тиск — лишалося невідомим. Дослідити це взялася група вчених з Канади, Малаві та Сполученого Королівства.
Як личинки комара виживають на глибині?
Оскільки повітряні мішки личинок коретр відбивають звукові хвилі, для відстеження їхніх міграцій науковці встановили в озері гідроакустичні датчики. З’ясувалося, що вдень комахи опускалися на глибину близько 214 метрів, а максимально зафіксована глибина занурення становила 258,6 метра. На цих глибинах вода майже не містить кисню, тому там майже немає риб — за спостереженнями, 99 відсотків з них не опускалися нижче 190 метрів. Личинки ж можуть обходитися без кисню близько десяти годин, використовуючи анаеробний обмін речовин.
Щоб перевірити, який максимальний тиск здатні витримати ці комахи, дослідники поміщали личинок у барокамеру та поступово підвищували тиск. З’ясувалося, що стійкість повітряних мішків залежала від стадії розвитку комах. У наймолодших личинок вони руйнувалися за тиску, еквівалентного глибині 242 метри, у найстарших — у середньому 463 метри. Деякі мішки витримували тиск, відповідний глибині понад 500 метрів.
Науковці з’ясували, що стійкість до тиску забезпечує незвичайна будова стінок мішків: у них чергуються жорсткі смуги кутикули — структури, якою утворені всі зовнішні покриви комах, та еластичного білка резиліну. На глибині до 50 метрів личинки регулюють об’єм мішків за допомогою зміни кислотності їхніх стінок, а під час глибокого занурення смуги кутикули зближуються, і вся конструкція стає жорсткішою, але її діаметр лишається практично незмінним.
Чи можуть існувати інші види глибоководних комах?
Хоча раніше основним обмеженням для розселення комах у відкритих водах вважали високий тиск на глибині, приклад личинок комарів-коретр показує, що більш критичною для них є можливість уникати хижаків. Водночас автори зазначають, що умови озера Малаві не унікальні. На їхню думку, глибина Чорного моря та наявність там безкисневого шару на глибинах 125-200 метрів також робить його потенційно придатним для поселення коретр, якщо у них знайдуться пристосування для життя у солоній воді. Тож тепер науковцям доведеться шукати інші фізіологічні та екологічні пояснення відсутності комах у відкритих водах.
Де ще живуть безхребетні
🪳 На відміну від личинок комарів, щоб змусити таргана плавати під водою, науковцям довелося спроєктувати для нього мініатюрний акваланг.
🧊 Прісноводні коловертки виявилися здатними переживати 24 тисячі років у вічній мерзлоті, а потім ще й розмножуватися після розморожування.
🌃 Водночас науковці розібралися, як тихоходи переживають космічну радіацію: у них є гени та білки для захисту клітин від опромінення.