На юго-востоке Гавайского архипелага нашлось сразу 12 видов уникальных насекомых. В отличие от всех остальных их личинки способны дышать, питаться и развиваться как под водой, так и на суше.
Насекомые – самая разнообразная группа животных на Земле. Такому успеху они во многом обязаны совершенной адаптации к окружающей среде. Правда, до сих пор известные адаптации ограничивались приспособлением либо к наземному образу жизни, либо к водному. Доктору Даниэлу Рубиноффу (Daniel Rubinoff) и его коллеге доктору Патрику Шмитцу (Patrick Schmitz) из Гавайского университета удалось найти 12 видов насекомых рода Hyposmocoma -- эндемиков Гавайских островов, личинки которых могут спокойно жить по несколько недель в воде, а потом так же благополучно чувствовать себя на суше. Причем в воде они не впадают в анабиоз, а продолжают полноценную жизнь -- дышат, питаются и проходят все стадии своего развития, превращаясь во взрослое насекомое.
Кокон, плывущий по реке
Ученые наблюдали за личинками на юго-восточных островах Гавайского архипелага Кауаи, Оаху, Молокаи, Мауи и Гавайи (Большой остров). Привычные места обитания личинок -- небольшие пещеры, сложенные вулканическими породами. Там образуются целые колонии. «Вокруг гусениц формируется шелковый кокон. Если гусеницу вытащить из кокона, то она сразу погибает. Когда поток воды захватывает этот кокон, через какое-то время гусеница цепляется за любой предмет, чтобы удержаться на месте», -- пишут авторы работы. Коконы личинок могут быть разной формы – в виде буритто (кукурузной лепешки), в форме конуса или рога.
Дыхание под водой
По словам доктора Рубиноффа, в воде личинки могут находиться несколько недель. Для того чтобы понять, как же они дышат под водой, ученые исследовали их анатомическое строение. Они не нашли ни жабр, ни пластронов -- тонких слоев воздуха, которые некоторые водные насекомые удерживают между волосками. Оказалось, что личинки дышат в воде при помощи кожи – они вдыхают кислород всей ее поверхностью. Правда, такая свободная диффузия кислорода, говорят авторы работы, может происходить только в насыщенных кислородом потоках воды. В стоячей воде личинки погибают. Если же случайно они оказываются на суше, то точно так же продолжают свое развитие, завернувшись в водоросли или лишайники.
Наземные предки
Чтобы выяснить, как же появилась такая уникальная форма, адаптированная к жизни и в воде и на суше, ученые провели анализ ядерных и митохондриальных ДНК 216 личинок 89 видов Hyposmocoma. «Такой образ жизни появлялся как минимум три раза на протяжении 6,8 миллиона лет, -- говорят авторы. -- Это пример параллельной эволюции, когда один и тот же признак возникает у видов в разное время независимо друг от друга. Во всех случаях эта способность появилась у полностью наземных насекомых».
На Гавайских островах, особенно в юго-восточной части архипелага, где ученые и нашли уникальные личинки, и в горах, выпадает большое количество осадков. Здесь часты внезапные наводнения, поэтому животные, обитающие в таких условиях, должны быть к ним готовы. Возможно, что именно по этой причине личинки развили способность жить в воде.
Впрочем, точно ответить на вопрос, как и почему возникла такая способность, причем независимо у разных видов первоначально наземных насекомых, ученым еще только предстоит.
Более подробно об уникальной личинке можно прочитать в последнем номере журнала PNAS.
