Мухи-аквалангисты

Чтобы не утонуть в сверхсоленом озере, мухи-береговушки стали супергидрофобными.

Марк Твен в своей полуавтобиографической повести «Налегке» среди прочего описывает каких-то мух, которых он видел на озере Моно в Калифорнии: «Есть еще мухи, похожие на наших комнатных мух... Их можно держать под водой сколько душе угодно – они не обижаются, напротив, гордятся этим. Когда их выпустишь, они выскакивают на поверхность сухие, как отчет бюро патентов, и удаляются столь невозмутимо, словно их нарочно обучили этому фокусу, дабы доставить человеку обогащающее ум развлечение»*. Хотя известно, что повесть «Налегке» местами представляет собой чистый вымысел, насчет мух-аквалангистов Марк Твен не соврал – такие действительно есть.

Мухи Ephydra hians, которых он видел, относятся к семейству мух-береговушек – как понятно по названию, они любят жить около водоемов. И некоторые, как например, род Ephydra, предпочитают довольно экстремальные места обитания, предпочитая очень соленые озера (потому их порой называют «соляными», «щелочными» или «морскими мухами», чтобы отличать от других береговушек). Озеро Моно – как раз для них: вода в нем в три раза соленее, чем в океане, чрезвычайно насыщена карбонатом натрия и тетраборатом натрия, который еще известен под названием буры. Тетраборат натрия – довольно сильный детергент, его можно использовать как моющее средство. Соли натрия делают воду в озере чрезвычайно щелочной, так что на ощупь она кажется маслянистой.

Никаких более-менее крупных животных в Моно, естественно, нет, но зато в нем есть планктонные водоросли, бактерии и некоторые мелкие ракообразные. Для мух это идеальное место для кормежки: много еды (в том числе и мертвой органики, осевшей на дно) и никаких хищников. Остается только решить задачу, как зайти в воду так, чтобы не утонуть.

Тело насекомых обычно покрыто короткими навощенными волосками, которые не смачиваются – так насекомое может оставаться сухим в дождь и в туман, и не бояться, что вода закроет дыхательные отверстия на теле. Но в озере Моно вода непростая. Как показали эксперименты исследователей из Калифорнийского технологического института, у обычных мух вода из озера легко проходит сквозь гидрофобную защиту: кутикула мух несет слабый положительный заряд, притягивающая отрицательные карбонатные ионы, которыми очень богато Моно – и вместе с отрицательными ионами к телу протискивается и вода. Проще говоря, обычному насекомому утонуть в Моно намного проще, чем где-либо еще.

Но у мух E. hians есть своя хитрость. Майкл Дикинсон (Michael Dickinson) записали видео с E. hians, входящими под воду, и поставили еще ряд опытов, погружая мух в разные химические растворы. В статье в PNAS говорится, что мухи, ползающие под водой, носят на себе какое-то подобие скафандра, что-то вроде легкого воздушного костюма, которые покрывает все тело, кроме глаз. Все дело оказалось в том, что E. hians, во-первых, намного более волосатые, во-вторых, в их восках, которые покрывают волоски и кутикулу, содержится больше коротких углеводородов, которые лучше отталкивают карбонатную воду. Если мух лишить их углеводородного покрытия, вода проникала к телу и вытесняла воздух, удерживаемый волосками – насекомые теряли свой воздушный акваланг.

Иными словами, E. hians стали супергидрофобными, чтобы не тонуть в суперсмачивающей воде, и стали они такими благодаря повышенной волосатости и особому химическому покрытию на теле. Возможно, хитрости мух-аквалангистов помогут в будущем создать новые материалы, которые будут оставаться сухими даже под водой.

* – перевод В. Топер и Т. Литвиновой.