Pingwin cesarski, płetwal błękitny, lampart morski – te gatunki przychodzą na myśl, kiedy mówimy o faunie Antarktydy. Tymczasem największym wyłącznie lądowym zwierzęciem na tym kontynencie – i jedynym wolno żyjącym tam owadem – jest nielotna muchówka Belgica antarctica. Jest w swojej kategorii największa, ale to nie znaczy, że ma okazałe rozmiary: osiąga od 2 do 6 mm długości.

Imponującą ma za to strategię przetrwania. Ustalił to międzynarodowy zespół naukowców pod kierunkiem prof. Shina G. Goto z Uniwersytetu Metropolitalnego w Osace (Japonia). Okazuje się, że muchówki, które żyją dwa lata, dwukrotnie zapadają w sen zimowy – ale za każdym razem nieco inny. Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie „Nature”.

Zmiany warunków środowiskowych w ciągu roku regulują życie całych ekosystemów. Związane z porami roku zmiany długości dnia, temperatury, a także ilości pokarmu i wody są kluczowe dla przetrwania wielu organizmów. Stąd różne strategie przeżycia w trudnych warunkach i różne mechanizmy adaptacyjne.

Jednym z nich jest stan uśpienia, taki jak sen zimowy. Istnieją dwa jego rodzaje: wyciszenie i diapauza. Wyciszenie polega m.in. na fizjologicznym odrętwieniu i zmniejszeniu tempa metabolizmu. Z kolei diapauza, występująca często u owadów w okresach ostrych zim albo susz, to okresowe zahamowanie przemian anatomicznych i fizjologicznych. Pozwala to zatrzymać rozwój różnych osobników tego samego gatunku na tym samym etapie, np. larwalnym albo poczwarkowym, by po wybudzeniu wszystkie były tak samo dojrzałe i mogły w odpowiednim czasie przystąpić do rozmnażania.

Prof. Goto odkrył, że podczas dwuletniego życia antarktyczna muchówka korzysta z obu tych strategii: w pierwszym roku przechodzi w stan wyciszenia, w drugim – stosuje diapauzę.

„Hodowaliśmy muchówki antarktyczne przez sześć lat, by poznać niektóre z ich mechanizmów adaptacyjnych” – wyjaśniła dr Mizuki Yoshida, entomolożka z Uniwersytetu stanowego Ohio (USA) i współautorka badania.

Jak większość owadów, muchówki z Antarktydy przechodzą przez kilka stadiów rozwoju: od jaja, przez larwę i poczwarkę do postaci dorosłej, czyli imago. Stadium larwalne u muchówki antarktycznej ma cztery fazy.

Badacze odkryli, że larwy tych owadów zwykle rosną do drugiej fazy przed pierwszą zimą swego życia. Na czas ekstremalnie niskich temperatur zapadają w stan wyciszenia, dzięki czemu mogą szybko wznowić procesy życiowe i rozwój, gdy tylko zrobi się cieplej. Gdy zbliża się druga zima, larwy osiągają ostatnie, czwarte stadium rozwojowe, ale nie przepoczwarzają się. Zamiast tego przechodzą w diapauzę, aby – gdy nadejdzie lato – wszystkie były w stadium imago. Życie dorosłych osobników trwa tylko kilka dni. W tym czasie muchówki muszą znaleźć partnerów i złożyć jaja, dlatego tak ważne jest, by cała populacja była na jednym etapie rozwoju.

„Sezonowe strategie adaptacyjne obejmujące wielokrotne zimowanie z wykorzystaniem zarówno wyciszenia, jak i diapauzy nie zostały zaobserwowane u żadnych innych organizmów. Uważamy jednak, że owady zamieszkujące trudne środowiska, takie jak Arktyka i rejony wysokogórskie, mogą stosować podobne strategie” – ocenił profesor Goto.

Naukowcy sądzą, że ich badania nad strategiami przetrwania w niskich temperaturach mogą posłużyć np. rozwojowi kriokonserwacji, czyli procesowi przechowywania komórek i tkanek w ujemnej temperaturze (zwykle w temperaturze ciekłego azotu, czyli −196 st. C).(PAP)

abu/ agt/