Насекомые отбрасывают замерзающие конечности, не позволяя льду распространяться по их телу.
В дикой природе у снежных мух часто отсутствуют ноги, как у насекомого, изображенного здесь. Бесполетные мухи, чтобы выжить в холоде, самоампутируют конечности.
Несколько лет назад Джон Татхилл бегал по тропе в Каскадных горах штата Вашингтон, когда заметил что-то темное, проносящееся по снегу.
Оно было размером с дикую чернику, с удлиненным телом и шестью ногами, которые двигались как в тумане.
Татхилл был удивлен, увидев насекомое на улице в тот холодный октябрьский день. "Я был просто потрясен тем, что на улице бегает такое животное, - говорит Татхилл, нейробиолог из Вашингтонского университета в Сиэтле. Позже он узнал, что это была муха Chionea. Известная также как снежная муха, она каким-то образом может передвигаться при температуре намного ниже той, которую может переносить большинство других насекомых.
Теперь Татхилл и его коллеги показали, что мрачный трюк помогает снежным мухам выжить в условиях минусовой температуры. Когда нога начинает замерзать, насекомые могут быстро самоампутировать ее, не позволяя кристаллам льда проникать в их тело, сообщает команда в статье, опубликованной 30 мая на сайте bioRxiv.org.
Многие виды животных, включая пауков, ящериц и крабов, могут опустить конечность или хвост, чтобы спастись от хищника (SN: 2/17/22), но новая работа является первым примером того, как животное использует эту спасительную меру в ответ на холод, говорит Кристин Миллер, эволюционный биолог из Университета Флориды в Гейнсвилле. Исследование описывает "новое явление, которое не было задокументировано ранее, и очень интересный вид, о котором мы знаем очень мало".
Снежные мухи - это вид бескрылых журавлиных мух, родственников "больших, веретенообразных, бестолково выглядящих мух, которых вы видите у себя дома", - говорит Татхилл. Этих насекомых, которые могут жить до двух месяцев, нелегко изучать: Их нельзя разводить в лаборатории, и их трудно собрать в дикой природе. Снежные мухи могут обитать в труднодоступных для людей горных районах, где существует угроза схода лавин.
Лучший способ найти их, говорит Татхилл, - это провести много времени, бродя по окрестностям и разглядывая снег. Катание на горных лыжах как раз подходит для этого. По его словам, при восьмичасовом путешествии "вероятно, семь часов из них - это медленная ходьба в гору". С 2020 по 2022 год он, его жена, несколько друзей и добровольцев собирали сотни снежных мух, зачерпывая их в пластиковые трубки, которые они приносили с собой или отправляли по почте в лабораторию Татхилла. Большинство снежных мух, прибывших живыми, были привезены с экскурсий в Вашингтоне.
Команда Татхилла использовала тепловую камеру, чтобы снять 77 снежных мух, когда они шли по холодным пластинам. Насекомые продолжали идти, даже когда температура их тела опускалась в среднем до-7° по Цельсию, обнаружили исследователи. Однако более половины снежных мух во время экспериментов опускали как минимум одну ногу.
Остроглазый техник Доминик Голдинг заметил скачок температуры в лапках мух непосредственно перед тем, как они отвалились. По словам Татхилла, этот скачок является признаком образования льда. Жидкая вода выделяет тепло, когда кристаллизуется в лед. Нейроны в ноге могут почувствовать этот температурный сдвиг и вызвать ампутацию, предотвращая распространение ледяных кристаллов, предполагает команда. У мух "есть примерно полсекунды, чтобы избавиться от ноги, прежде чем волна льда врежется в их тело и заморозит все внутренние органы", - говорит он.
Снежные мухи не теряли свои конечности, когда исследователи тянули за них - только в ответ на замораживание.
Другие животные придумали различные стратегии защиты от мороза, говорит Кэти Маршалл, энтомолог из Университета Британской Колумбии в Канаде. Некоторые насекомые вырабатывают белки, препятствующие замерзанию; некоторые улитки и лягушки просто противостоят образованию льда в своем теле.
"Самое интересное в снежных мухах то, что они не придерживаются ни той, ни другой стратегии", - говорит Маршалл, которая предоставила свои отзывы на рукопись работы команды, еще не опубликованную в рецензируемом журнале. По ее словам, они позволяют льду образовываться на своих лапках и "самоампутируются, чтобы избавиться от него, что кажется мне совершенно странным".
Снежные мухи, ампутировавшие свои застывшие конечности, выживали более чем на минуту дольше, чем мухи, которые этого не сделали, обнаружила команда. Это дополнительное время может показаться незначительным. Но в дикой природе, когда наступает ночь, температура падает, а насекомые "яростно ищут место, где можно спрятаться", - говорит Татхилл, - это может стать разницей между жизнью и смертью.
