Повышенная волосатость позволила мухам выжить в очень соленой воде

«Щелочные мухи» Ephydra hians смогли выжить в гиперминерализованной воде соленых озер благодаря избыточной (по сравнению с другими видами) волосатости и защитному «восковому» слою на теле, пишут биологи в исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Scinces.

Мух-береговушек Ephydra hians называют «щелочными мухами». Они обитают на западе Северной Америки, по берегам соленых озер, в том числе на озере Моно в Калифорнии. Содержание минеральных солей в этом озере (78 граммов на литр) более чем вдвое превышает их уровень в морской воде (35 граммов на литр). Высокая концентрация солей в воде приводит к ее защелачиванию, поэтому рыба в озере Моно не живет, а из живых организмов в нем обитают бактерии, водоросли и рачки, которые приспособились к экстремальным условиям. «Щелочные мухи» кормятся водорослями, растущими в озере, поэтому им регулярно приходится залезать под воду. Мухи могут проводить в воде до 15 минут и забираться на глубину 4-8 метров. Поэтому оставаться сухими при погружении в воду для них жизненно важно.

Насекомые, чтобы предохраняться от дождя и росы и оставаться сухими, обзавелись защитной оболочкой на теле, состоящей из гидрофобных (отталкивающих воду) веществ, также многие насекомые покрыты многочисленными волосками. Во время погружения между волосками образуются воздушные прослойки, которые препятствуют смачиванию. Такой механизм есть и у E. hians: когда они залезают в соленую воду, у них на волосках образуется воздушный пузырек, который предохраняет их от намокания и служит «внешними легкими». При этом, если в воду, взятую из озера Моно, попадали мухи других видов, они намокали и выбраться из воды уже не могли.

Биологи Флорис ван Брейгель (Floris van Breugel) и Майкл Дикинсон (Michael H. Dickinson) из Калифорнийского технологического института решили выяснить, как «щелочным мухам» удается сформировать воздушный пузырек и выйти сухими из воды. Ученые исследовали мух семи видов, включая E. Hians. Насекомых окунали в дистиллированную воду, в воду озера Моно или в раствор карбоната натрия, Na₂CO₃ и измеряли силу, с которой мухи погружались в жидкость и выныривали из нее. Карбонат натрия ученые использовали потому, что эта соль есть в воде озера Моно, она присутствует на поверхности воды и затрудняет «щелочным мухам» вход и выход из воды.

Оказалось, что почти все мухи выбирались из воды довольно легко, из соленой воды другие мухи вылезали с бóльшими усилиями, чем «щелочные мухи». А из раствора карбоната натрия никто, кроме E. Hians сухим не вышел.

Чтобы выяснить, как «щелочные мухи» смогли стать «супергидрофобными», исследователи изучили представителей всех семи видов мух с помощью сканирующей электронной микроскопии. E. Hians оказались самыми волосатыми из всех. В среднем, волос у них было на 36 процентов больше, чем у других видов. К тому же, как выяснили ученые, защитная гидрофобная оболочка E. Hians отличается по составу от «восковой» оболочки других мух.

Также исследователи попытались объяснить, почему раствор карбоната натрия обладает повышенными свойствами «смачиваемости». По их мнению, отрицательно заряженные карбонат-ионы (CO₃^2-) на поверхности воды притягивают положительно заряженные ионы на внешней оболочке и волосках мух, и, таким образом, препятствуют образованию воздушной прослойки. Эта гипотеза объясняет роль защитной «восковой» оболочки на теле мух. Экзоскелет насекомых обычно состоит из слабо заряженного хитина, а нейтрально заряженные углеводороды на его поверхности изолируют хитин и поверхность жидкости.

Ранее исследователи нашли в современных домах микроорганизмы, способные выживать в посудомоечных и стиральных машинах, водонагревателях и холодильниках.