Nu adâncimea ține insectele departe de apele oceanelor: o larvă de muscă coboară zilnic sub 200 de metri

Insectele trăiesc aproape peste tot pe uscat și în apele dulci. Sub apă, în largul mării, nu există niciuna. O explicație populară spune că tuburile pline cu aer prin care respiră insectele ar fi strivite dacă acestea s-ar scufunda suficient de adânc încât să se ascundă de pești.

În Lacul Malawi, larvele unei muște de lac fac exact asta: coboară în fiecare dimineață la peste 200 de metri, adânc în apa lipsită de oxigen. Un nou studiu publicat în prestigioasa revistă Science demontează acest mit, arătând că sacii lor de aer rezistă la aproape dublul acestei adâncimi, redefinind ceea ce știam despre adaptarea unor insecte la mare adâncime.

Evan McKenzie, de la Departamentul de Zoologie al Universității din Columbia Britanică, și colegii săi au crescut presiunea asupra unor larve vii până când sacii au implodat. Rezultatele au fost publicate în luna iulie 2026. Inginerii numesc raportul dintre sarcina la care rezistă un obiect și sarcina care îl rupe „factor de siguranță”.

Într-un interviu McKenzie a spus că larvele trebuie să ajungă doar la aproximativ 250 de metri ca să se ferească de pești: „Nu ne așteptam la un «factor de siguranță» atât de mare, iar alte specii din genul Chaoborus nu par să aibă o marjă de manevră la fel de mare.”

Importanța acestei descoperiri depășește biologia speciilor de lac: ea demonstrează că nu presiunea fizică a apei este bariera care a ținut insectele departe de oceanele lumii, redeschizând dezbaterea evolutivă despre distribuția vieții pe Pământ.

Peștii se opresc acolo unde se termină oxigenul

Lacul Malawi este unul dintre cele mai adânci lacuri din lume, iar apele lui de adâncime rămân sărace în oxigen tot anul.

În zona de studiu, oxigenul dizolvat a scăzut de la 6,17 la 0,18 miligrame pe litru între 150 și 200 de metri. Un pește care înoată într-o astfel de apă nu mai are aproape nimic cu care să respire.

Împreună cu colegi de la Departamentul de Pescuit din Malawi și de la Grupul de Cercetare în Ecologie Pelagică al Universității din St. Andrews, cercetătorii au ancorat un sonar la aproximativ 1,6 kilometri de Golful Nkhata. Sonarul a înregistrat 394.644 de trasee ale peștilor.

Aproape toți, 99%, au rămas la adâncimi mai mici de 190 de metri, chiar deasupra liniei de oxigen. Larvele se aflau sub ei. Ziua, se adunau în straturi la o adâncime medie de 215 metri, iar cel mai adânc strat detectat de sonar a fost la 259 de metri.

Aproape niciun pește nu a coborât atât de adânc, așa că larvele stau în jur de 10 ore pe zi în afara razei lor de acțiune. Își pot menține și metabolismul fără oxigen, descompunând până la apus un compus stocat.

Sacii de aer funcționează ca rezervoarele de balast ale unui submarin

Fiecare larvă de Chaoborus edulis are două perechi de saci de aer, una în partea din față și una lângă coadă. Inițial, aceștia făceau parte din sistemul respirator, dar acum sunt izolați de el. Larva își preia oxigenul prin piele.

Sacii îi permit să coboare și să urce, la fel cum fac rezervoarele de balast ale unui submarin. Pereții lor sunt formați din benzi alternante de material rigid, de cochilie, și de resilină, o proteină elastică. Resilina se umflă în medii alcaline și se contractă în cele acide.

Într-un studiu din 2022, realizat în Laboratorul Matthews de la UBC, același grup a arătat că larva folosește această proprietate ca să modifice volumul unui sac. Împreună, cei patru saci rețin exact cantitatea de aer necesară pentru ca larva să nu se scufunde, dar nici să nu plutească.

Acest control chimic se epuizează rapid. Echipa de cercetare a modificat pereții a 11 saci disecați, făcându-i cu două unități pH mai alcalini — aproximativ până la limita pe care se crede că o larvă vie o poate suporta. O presiune echivalentă cu 52 de metri de apă i-a strâns imediat înapoi la lungimea inițială.

La adâncimi mai mari de aproximativ 50 de metri, resilina nu se mai poate extinde, iar benzile dure se strâng una de alta. De acolo, peretele își menține pur și simplu forma.

Adâncimea de strivire crește cu fiecare năpârlire

C. edulis trece prin patru stadii larvare, iar fiecare se scufundă mai adânc decât precedentul. În camera de presiune, sacii din stadiul al doilea au implodat la o adâncime medie de 242 de metri, iar cei din stadiul al treilea la 324 de metri.

Sacii din stadiul al patrulea au rezistat până la 463 de metri — cu aproximativ 119 metri mai mult de la un stadiu la altul.

Ultima cifră depășește înălțimea clădirii Empire State Building, antene cu tot. Pupele au rezistat cam la fel de bine ca larvele din stadiul al patrulea.

În aceeași cameră au fost introduse alte patru specii, iar fiecare s-a potrivit adâncimii apei din care provenea. Cele două din Lacul Victoria, adânc de 80 de metri, au cedat la 97 și, respectiv, 114 metri.

Cele două specii din Lacul Shirley, în Columbia Britanică — adânc de 8 metri și fără pești —, au cedat la 16 și la 22 de metri. Ciclidele pelagice se hrănesc cu C. edulis în zori și la apus, iar larvele din stadiul al patrulea și pupele sunt prada lor principală.

Așadar, larvele pe care peștii le caută cel mai mult sunt tocmai cele care pot coborî sub raza lor de acțiune, iar cele mai tinere își cresc toleranța înainte să aibă nevoie de ea.

Cei care se scufundă mai adânc au saci de aer mai rigizi

McKenzie a declarat că, cu cât o specie trebuie să coboare mai adânc, cu atât sacii ei generează mai multă forță și rezistă la o presiune mai mare.

Sacii de aer ai larvelor din Malawi erau inițial de peste patru ori mai rigizi decât cei ai speciilor din Columbia Britanică, care trăiesc la adâncimi mici. Sub presiune crescândă, s-au rigidizat de aproximativ 15 ori înainte de a ceda.

Echipa a măsurat 21 de saci din Malawi și 18 din Columbia Britanică. Pe McKenzie, proteina îl interesează din motive care depășesc biologia insectelor.

„Faptul că natura profită de această variabilitate ne arată că resilinele cu o chimie internă diferită sau cu geometrii diferite oferă un biomaterial de mare flexibilitate, în mai multe sensuri”, a spus Evan McKenzie.

Întrebat unde ar putea duce acest mecanism — la materiale inteligente sau la mușchi artificiali —, McKenzie a răspuns cu un exemplu medical.

„Aplicațiile vor apărea cu siguranță în viitor, dar un scenariu pe care îmi place să mi-l imaginez este acela în care resilina acționează un dispozitiv în context medical. Când condițiile chimice se schimbă în corpul unei persoane, o supapă pe bază de resilină s-ar putea deschide pentru a elibera un medicament și s-ar închide automat din nou odată ce problema este rezolvată, optimizând administrarea medicamentului.”, a spus Evan McKenzie.

Cercetătorul a mai spus că resilina ar putea fi importantă și pentru submersibile, și pentru detectarea acidității.

Larvele se opresc înainte de a-și atinge limita

Este, probabil, cea mai adâncă migrație zilnică a unui nevertebrat de apă dulce — de peste trei ori mai adânc decât ajunge planctonul crustaceu al lacului. Larvele care supraviețuiesc se transformă în pupe și urcă la suprafață ca muște adulte.

Se opresc, de altfel, cu mult înainte de limita la care pot rezista sacii lor. Stratul lipsit de oxigen atinge adâncimea maximă în jur de 279 de metri, iar sacii au rezistat încă 190 de metri dincolo de acest punct.

Raportul dintre adâncimea de strivire și cea mai mare adâncime la care ajunge efectiv animalul este de 1,8 la C. edulis, față de 1,3 la celelalte patru specii. Calculul presupune că stratul cel mai adânc detectat de sonar este și cel mai adânc la care ajung vreodată larvele.

Sepiile, nautilii și Spirula — singurele alte animale cu organe rigide umplute cu gaz de acest fel — au valori aproximativ similare. Păduchii de focă dețin recordul pentru insectele care se scufundă cel mai adânc, dar sunt animale aerobice, agățate de o gazdă care face scufundarea.

O larvă de muscă fantomă vânează și crește singură, în apă liberă. Aceste larve sunt, așadar, dovada că adâncimea în sine nu împiedică insectele să pătrundă acolo.

Sarea ar putea fi factorul care ține insectele la distanță

„Deși am restrâns posibilitățile, motivul exact pentru care sunt excluse rămâne încă de descoperit”, a spus McKenzie.

El a menționat două ipoteze. Sarea din ocean ar forța o insectă să depună un efort constant ca să-și mențină echilibrul fluidelor din corp, iar rudele insectelor au ajuns primele în apele deschise.

„Deși unele insecte acvatice pot face față unui mediu sărat, această provocare le-ar putea face mai puțin competitive în comparație cu crustaceele care au trăit dintotdeauna în ocean”, a mai spus cercetătorul.

În cea mai mare parte a Mării Negre nu există oxigen la adâncimi de aproximativ 125 până la 200 de metri. McKenzie și coautorii săi au scris că un Chaoborus capabil să suporte sarea ar putea, teoretic, să trăiască acolo.

O cameră de presiune nu poate răspunde la niciuna dintre aceste întrebări. Pentru a avansa, cercetătorii vor trebui să pună aceste larve în apă sărată și să observe cum se descurcă alături de crustacee.

Până la viitoarele teste de laborator în mediu salin, larvele Chaoborus edulis rămân dovada vie că biologia insectelor este mult mai rezistentă la presiuni extreme decât a crezut știința până acum.

Merită să știe și alții asta?

Votează dacă ți-a plăcut articolul.

DA NU