Шесть дней под водой: секрет выживания шмелиной королевы, который потряс ученых

Когда в 2024 году биологи обнаружили, что шмелиные матки способны оставаться живыми после недели, проведенной под водой, научный мир не сразу поверил результатам. Девяносто процентов подопытных насекомых выходили из водного плена невредимыми. Это казалось невозможным для существа, чья жизнь, казалось бы, намертво привязана к воздуху.

Теперь ученые наконец знают, как им это удается.

Спячка, которая спасает жизнь

Каждую зиму некоторые виды насекомых впадают в состояние диапаузы — периода, когда развитие останавливается, а обмен веществ замедляется до минимума. Шмелиные матки ищут надежные убежища в земле, чтобы переждать холода. Но земля не всегда хранит свои тайны надежно. Ливни, таяние снегов, подъем грунтовых вод — любое из этих событий может затопить подземную спальню.

Для насекомого в диапаузе, слишком вялого, чтобы быстро реагировать на опасность, это должно было бы означать верную гибель. Однако североамериканский вид Bombus impatiens, похоже, нашел способ обмануть смерть.

Три секрета подводного выживания

Исследователи из Университета Оттавы под руководством эволюционного физиолога Шарля Дарво провели серию лабораторных экспериментов с десятками шмелиных маток, находившихся в зимней диапаузе. Насекомых погружали в холодную воду и тщательно следили за тем, что происходит с их организмом.

Выяснилось, что природа снабдила шмелиных королев целым арсеналом средств для борьбы с затоплением.

Первый механизм — подводное дыхание. Ученые зафиксировали, что уровень кислорода в воде вокруг погруженных шмелей падал, а уровень углекислого газа микроскопически повышался. Это означало только одно: насекомые продолжали дышать, извлекая кислород прямо из воды. Как именно это происходит, пока до конца не ясно. Предположительно, шмели используют так называемую физическую жабру — тонкий слой воздуха, удерживающийся на поверхности тела и обменивающийся газами с окружающей водой.

Второй механизм — анаэробный метаболизм. В телах погруженных шмелей накапливался лактат. Это вещество образуется, когда клетки, испытывающие нехватку кислорода, переключаются на бескислородный способ получения энергии.

Третий, и самый важный, — глубочайшее замедление метаболизма. Сама по себе диапауза сокращает обмен веществ шмелиной матки более чем на девяносто пять процентов. Погружение в воду заставляет ее замедлиться еще сильнее. До начала эксперимента диапаузирующие шмели производили около 15,42 микролитра углекислого газа в час на грамм массы тела. После восьми дней под водой этот показатель упал до 2,35 микролитра — примерно одной шестой от исходного значения.

Что дальше

Открытие ставит перед учеными новые вопросы. Как именно шмели извлекают кислород из воды? Каковы пределы этой удивительной способности? Распространена ли она среди других видов?

Но главное уже ясно: даже такие, казалось бы, хрупкие создания, как шмели, обладают скрытыми резервами устойчивости, о которых мы даже не подозревали. И кто знает, какие еще тайны выживания скрывают насекомые, которых мы привыкли не замечать.