Οι προνύμφες εντόμων που καταδύονται σε μια αφρικανική λίμνη αναγκάζουν τους επιστήμονες να ξανασκεφτούν μια δημοφιλή εξήγηση για το γιατί τα έντομα απουσιάζουν σχεδόν εντελώς από τον ανοιχτό ωκεανό. Το μυστικό τους είναι ένα εξαιρετικά ανθεκτικό σύστημα αερόσακων που μπορεί να αντέξει πολύ μεγαλύτερη πίεση από ό,τι περίμεναν οι ερευνητές.
Δισεκατομμύρια προνύμφες μύγας της λίμνης (Τρως χαόμπρα), που κατοικεί στη λίμνη Μαλάουι στην Ανατολική Αφρική, ολοκληρώνει μια αξιοσημείωτη κάθετη μετανάστευση κάθε μέρα.
Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι προνύμφες κατεβαίνουν πάνω από 200 μέτρα στις βαθιές περιοχές της λίμνης με πολύ λίγο οξυγόνο. Αυτή η περιοχή, που συχνά αποκαλείται νεκρή ζώνη, παρέχει καταφύγιο από αρπακτικά που δεν μπορούν εύκολα να επιβιώσουν εκεί. Μετά το σκοτάδι, οι προνύμφες ανεβαίνουν στην επιφάνεια για να τραφούν, αν και πρέπει πρώτα να περάσουν από μεγάλους αριθμούς ψαριών που περιμένουν να τα φάνε.
Για να παρακολουθήσουν αυτές τις καθημερινές κινήσεις, οι ερευνητές του UBC. Ο Philip Matthews και ο Evan McKenzie έστησαν ένα σύστημα σόναρ στον πυθμένα της λίμνης. Αυτά τα εργαλεία τους επιτρέπουν να παρατηρούν μεγάλες ομάδες προνυμφών καθώς κινούνται μέσα στο νερό.
Ο μικροσκοπικός σάκος αέρα λειτουργεί σαν δεξαμενή έρματος
Όταν οι ερευνητές εξέτασαν τις προνύμφες, ανακάλυψαν ότι τα έντομα είχαν μετατρέψει μέρος του αναπνευστικού τους συστήματος σε δύο ζεύγη μικρών αερόσακων.
Αυτές οι θήκες λειτουργούν σαν τη δεξαμενή έρματος ενός υποβρυχίου. Προσαρμόζοντας το μέγεθός τους, οι προνύμφες μπορούν να αλλάξουν την άνωσή τους και να ελέγξουν αν ανεβαίνουν ή βυθίζονται στη λίμνη.
Τα τοιχώματα του σάκου περιέχουν ρεζιλίνη, ένα ασυνήθιστα ελαστικό υλικό που βρίσκεται σε πολλά έντομα. Οι προνύμφες μπορούν να αλλάξουν το pH του τοιχώματος του σάκου, προκαλώντας διαστολή ή συστολή της ρεζιλίνης. Αυτό αλλάζει τον όγκο των αερόσακων και δίνει στις προνύμφες ακριβή έλεγχο του βάθους τους.
Οι αερόσακοι επιβιώνουν από την ακραία πίεση του νερού
Στη συνέχεια, οι ερευνητές τοποθέτησαν τις προνύμφες σε μικροσκοπικούς θαλάμους πίεσης για να μετρήσουν πόση πίεση μπορούσαν να αντέξουν οι αερόσακοι πριν καταρρεύσουν.
Τα αποτελέσματα ήταν ενδιαφέροντα. Οι θύλακες επιβιώνουν σε πιέσεις ισοδύναμες με εκείνες που βρίσκονται σε βάθη μεγαλύτερα από 400 μέτρα, που είναι πολύ πιο βαθιά από ό,τι οι προνύμφες ταξιδεύουν συνήθως κατά την καθημερινή τους μετανάστευση.
Τα έντομα έχουν μεγάλη επιτυχία στη γη και στο γλυκό νερό, αλλά ουσιαστικά δεν υπάρχουν στον ανοιχτό ωκεανό. Μια ευρέως συζητημένη εξήγηση είναι ότι η έντονη πίεση σε μεγαλύτερο βάθος θα είχε συνθλίψει τους εναέριους χώρους που χρησιμοποιούνται από τα έντομα για την αναπνοή.
Η αντοχή αυτών των προνυμφών υποδηλώνει ότι το άγχος από μόνο του δεν μπορεί να εξηγήσει πλήρως γιατί τα έντομα δεν εγκαθίστανται ποτέ πέρα από τον ωκεανό.
Το βιολογικό καουτσούκ μπορεί να εμπνεύσει νέα υλικά
Οι επιστήμονες έχουν μελετήσει στο παρελθόν τη ρεζιλίνη επειδή συμπεριφέρεται σχεδόν σαν ένα τέλειο βιολογικό καουτσούκ. Σε άλλα έντομα, βοηθά στη δημιουργία ανθεκτικών δομών όπως μεντεσέδες φτερών και τένοντες που πρέπει να λυγίζονται επανειλημμένα χωρίς να φθείρονται.
Το πρόσφατα ανακαλυφθέν σύστημα άνωσης μπορεί να συμβάλει στις προσπάθειες για την ανάπτυξη έξυπνων υλικών από ρητίνη. Οι ερευνητές θα μπορούσαν τελικά να χρησιμοποιήσουν μια παρόμοια διαδικασία για να δημιουργήσουν τεχνητούς μύες ή άλλα υλικά που κινούνται λόγω χημικών αλλαγών στο pH.
Αυτό το έργο χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από επιχορηγήσεις του Συμβουλίου Ανακάλυψης και Επιταχυντή Φυσικών Επιστημών και Μηχανικής του Καναδά.
