У многих насекомых личинки живут в воде, есть виды, которые и во взрослом состоянии ведут преимущественно подводный образ жизни. Но среди них нет таких, которые погружались бы на большую глубину – будь то в виде личинки или в виде имаго.
Большая глубина означает повышенное давление, и считается, что к давлению на глубине насекомые не могут приспособиться из-за особенностей дыхательной системы. Как известно, она у них выглядит как система разветвлённых воздухоносных канальцев-трахей, пронизывающих всё тело. Трахеи на многометровой глубине просто схлопываются, и никакой экзоскелет от этого не спасает.
Однако есть, по крайней мере, одно исключение – личинки Chaoborus edulis. Это вид некровососущих толстохоботных комаров из рода Chaoborus, или комаров-коретр. Их личинки живут в различных пресноводных водоёмах, питаясь тамошним зоопланктоном. И если у некоторых Chaoborus личинки постоянно держатся у поверхности воды, то у других они регулярно мигрируют сверху вниз и обратно. Погружения и всплытия коретры Chaoborus edulis особенно впечатляют – их личинки, плавающие в африканском озере Малави, днём уходят на глубину более 200 м, чтобы не попасться на обед рыбам, а ночью поднимаются к поверхности.
Известно, что у личинок коретр есть трахейные пузыри – особые воздушные мешки, с помощью которых можно регулировать глубину погружения. В каком-то смысле личинки погружаются и всплывают, подобно подводным лодкам. Это, на самом деле, давно не новость – личинок Chaoborus изучают не первый год. Несколько лет назад строение воздушных мешков Chaoborus edulis удалось подробно исследовать. Оказалось, что они сделаны из чередующихся полос кутикулы и резилина – эластичного белка, который есть у многих насекомых и который помогает им решать разные механические задачи. Прыгающие насекомые прыгают благодаря потенциальной энергии сжатого резилина; также он помогает более эффективно махать крыльями. При изменении кислотности среды резилин сжимается или растягивается, и именно так личинки комаров-коретр меняют объём своих воздушных мешков. Однако Chaoborus edulis отличаются от прочих видов Chaoborus именно своей глубоководностью.
В новой статье, опубликованной в журнале Science, разных личинок Chaoborus сравнивали по способности выдерживать глубоководное давление. Личинки Chaoborus americanus схлопывались при давлении, которое соответствовало погружению на 16 м, личинки Chaoborus pallidipes – при давлении, соответствующем 114 м. Личинки же Chaoborus edulis, как было сказано, погружаются на глубину более 200 м (по новым данным, до 258 м), и их потенциальная глубоководность может быть ещё больше – в экспериментах они схлопывались при давлении, которое соответствовало 560 м. Личинки получали способность выдерживать пятисотметровую глубину не с момента рождения – жёсткость их воздушных мешков возрастала с каждой линькой. Мешки Chaoborus edulis у́же и менее изогнуты, чем у других видов, что, вероятно, помогает им справляться с растущим давлением, и при погружении они становятся более жёсткими, чем мешки других коретр.
Авторы работы делают вывод, что именно регулятор погружения – то есть воздушные мешки – одновременно помогает Chaoborus edulis выдерживать особенно сильное давление. Таким образом, сейчас исследователи смогли увидеть, что у живых личинок в этом задействован тот же механизм, который прежде изучали на отдельных воздушных мешках. В дальнейшем предстоит более подробно выяснить, почему именно у Chaoborus edulis трюк с мешками работает эффективнее, чем у других видов. Как обычно в таких случаях, если этот трюк удастся разгадать, его можно будет приспособить для каких-нибудь прикладных разработок.
Автор: Кирилл Стасевич