Как живётся антарктическим насекомым

Belgica antarctica, взрослая особь (фото авторов работы).

Обитатели Антарктики двукрылые Belgica antarctica для защиты от местных холодов используют как криопротекторные, так и антиобезвоживающие механизмы.

Насекомые, как известно, существа холоднокровные, их активность сильно зависит от температуры окружающей среды. При низких температурах они малоактивны и стараются переждать холода в состоянии спячки. Странно было бы увидеть насекомых, к примеру, в Антарктике, бок о бок с пингвинами и тюленями. Однако Belgica antarctica из отряда двукрылых сумели посрамить птиц и млекопитающих: этот вид всю жизнь проводит в глубине антарктического континента, нимало не смущаясь тамошними экстремальными температурами.

Два года Belgica antarctica проводит в виде личинки, а во взрослое насекомое превращается всего на пару недель. Этого достаточно, чтобы успеть совершить брачный танец и отложить яйца. В течение своей короткой жизни взрослые особи не питаются, посвящая всё время поиску партнёра и соревнуясь друг с другом за самку: численный перевес самцов у B. antarctica — 6 к 1. Что до личинок, то они питаются водорослями и другими микроорганизмами, предпочитая держаться вблизи пингвиньих колоний.

Личинки Belgica antarctica (фото авторов работы).

Личинки B. antarctica устойчивы к самым разным видам стресса. Они привлекли внимание учёных, выдержав погружение в токсичный раствор, предназначенный для консервации биообразцов: через сутки пребывания в нём личинки были живёхоньки. Исследователи из Университета Огайо (США) задались целью узнать, как этому насекомому удаётся переносить антарктические зимы. Холода ставят перед ним нелёгкий выбор: оставаться в незамёрзшем состоянии, но потерять много жидкости, или сохранить жидкость, но подвергнуться риску повредить себе что-нибудь кристаллами льда. Как оказалось, B. antarctica одинаково использует обе возможности.

Когда личинка решает замёрзнуть, её тело и ткани становятся жёсткими, что защищает их от повреждений при охлаждении. Исследователи полагают, что этим эффектом B. antarctica обязана синтезирующемуся в это время антифризному коктейлю. Одним из его составляющих является углевод трегалоза, который прежде обнаруживался в тканях растений и животных, устойчивых к дегидратации. Личинки проводят зиму в укрытиях под камнями, где температура всё же не достигает самых низких значений. Но что происходит, если насекомым всё-таки приходится терять воду?

В статье, опубликованной в Journal of Insect Physiology, авторы сообщают, что личинки B. antarctica могут потерять до 70% жидкости тела (притом что для человека смертельным является расставание всего с 15%). Разумеется, для этого у них существуют специальные белки, которые предотвращают потерю воды; кроме того, чтобы уменьшить степень дегидратации, личинки собираются вместе и зимуют большими скоплениями. Но главным — и лимитирующим — фактором защиты личинок от иссушения служит их запас углеводов. Эти углеводы идут на синтез веществ, предотвращающих водопотерю. Эксперименты показали, что личинки могут выдерживать четыре цикла «сушки», пятый же оказывается последним для 35% насекомых: запас углеводного сырья исчерпывается.

Так что при понижении температуры у личинок сначала включается устойчивость к высыханию, а потом — холодоустойчивость. По словам исследователей, за зиму личинкам редко приходится выдерживать больше четырёх циклов «переморозки», так что ничто не мешает B. antarctica благоденствовать — если, конечно, так можно сказать о жизни в Антарктиде.

Это не единственный вид насекомых, освоивших антарктический материк: блоха Glaciopsyllus antarcticus, паразитируя на птицах, вполне может считаться наземным антарктическим обитателем. Но блоху спасает её хозяин, и, спустись она на землю, вряд ли выжила бы, поэтому суровые двукрылые Belgica antarctica остаются в этом смысле вне конкуренции.