Der Kopf einer Phantommückenlarve. (Evan McKenzie) Abgesehen von Fischen haben Wissenschaftler nur ein weiteres Tier gefunden, das seinen Auftrieb im Wasser mithilfe von Schwimmblasen regulieren kann, und das ist wahrscheinlich nicht das, was Sie erwartet haben.
Die Phantommücke ist eine Art Seefliege (Gattung). Chaoborus ), doch bevor er in die Luft fliegen kann, müssen seine Larven erst im Wasser heranwachsen. Dass diese Glaswürmer durchsichtig sind, wissen wir seit 1911 dass sie an beiden Enden ihres Körpers zwei Paare gasgefüllter Säcke enthalten.
Mehr als ein Jahrhundert lang hatten wir keine Ahnung, wie die Insekten diese seltsamen Organe kontrollierten. Nun hat ein Trick des Lichts versehentlich die Antwort enthüllt.
Im Jahr 2018 bemerkte der Zoologe Philip Matthews einen Haufen Larven, die in einem mit Regen gefüllten Viehbecken schwammen.
„Diese bizarren Insekten schwebten mit neutralem Auftrieb im Wasser, was man bei Insekten einfach nicht sieht.“ erinnert sich Matthews.
„Einige Insekten können während eines Tauchgangs für kurze Zeit einen neutralen Auftrieb entwickeln, aber Chaoborus Larven sind die einzigen Insekten, die annähernd neutral schwimmfähig sind.
Anders als bei Fischen kann Sauerstoffgas nicht aktiv in die Luftbläschen einer Phantommücke transportiert werden, da Insekten wie Wirbeltiere kein geschlossenes Kreislaufsystem mit sauerstofftransportierenden roten Blutkörperchen haben.
Wie füllen und entleeren sich ihre Organe, um einen neutralen Auftrieb zu erreichen?
Wasser Chaoborus Mückenlarve mit allen vier Luftsäcken. (Philip Matthews)
Aus einer Laune heraus brachte Matthews einige der Larven zurück ins Labor und stellte sie unter ein Mikroskop. Als er ultraviolettes Licht einschaltete, um den Mikroskoptisch zu beleuchten, bemerkte er, dass die Luftsäcke hellblau zu leuchten begannen.
Die Farbe deutete darauf hin, dass die Säcke aus einem Protein namens Resilin bestanden, das elastische, gummiartige Eigenschaften hat. In einer alkalischen Umgebung quillt Resilin bekanntermaßen auf, in einer saureren Umgebung zieht sich das Protein jedoch zusammen.
Um dies weiter zu untersuchen, begann Evan McKenzie, Matthews Doktorand und Hauptautor der neuen Studie, im Labor mit den tatsächlichen Luftsäcken der Larven zu experimentieren, indem er sie durch saure oder alkalische Einwirkung künstlich aufblähte und entleerte.
Auf diese Weise konnte McKenzie indirekt Luft in die Säcke hinein- und herausdrücken.
Den im Fluoreszenzlicht leuchtenden Phantommückenlarven wurden chirurgisch Luftsäcke entfernt. (Philip Matthews)
„Das ist eine wirklich bizarre Adaption, nach der wir nicht gesucht haben.“ sagt Matthews.
„Wir haben nur versucht herauszufinden, wie sie im Wasser schwimmen können, ohne zu sinken.“
Stattdessen fanden sie heraus, dass Phantommückenlarven sinken, aufsteigen oder schweben können, indem sie einfach den pH-Wert ihrer Luftsackwände manipulieren. Dadurch kann das Gas passiv ein- und ausdiffundieren, ohne dass sauerstoffführendes Blut zum Aufblasen oder Entleeren der Organe erforderlich ist.
Der gesamte Prozess funktioniert wie ein mechanochemischer Motor, so die Autoren sagen , „Umwandlung von pH-Änderungen in mechanische Arbeit gegen hydrostatischen Druck.“
Der Motor ist anders als alles andere, was wir im Tierreich gefunden haben, und er ist so einfach zu bedienen, dass einige Phantommücken sehr tief ins Wasser vordringen können.
Im Malawisee in Ostafrika beispielsweise kommt eine Phantommückenart vor ( C. essbar ) wurde tatsächlich gefunden mehr als 200 Meter (656 Fuß) in die Tiefe , in einer sauerstoffarmen Umgebung, die perfekt ist, um Raubtieren auszuweichen.
Die neue Forschung legt nahe, dass diese Larven nicht einmal schwimmen müssen, um dorthin zu gelangen; Alles, was sie tun müssen, ist zu sinken.
Die Studie wurde veröffentlicht in Aktuelle Biologie .