Insectos submarinos desafían la presión extrema en el fondo de un lago africano

Las larvas de mosca de lago (Chaoborus edulis), que habitan en el Lago Malawi de África Oriental, han llevado a los científicos a replantear una explicación común sobre la ausencia de insectos en el océano abierto. Estas larvas realizan una migración vertical extraordinaria cada día, descendiendo más de 200 metros a zonas profundas del lago, donde el oxígeno escasea y los depredadores no pueden sobrevivir.

Durante el día, las larvas se sumergen en lo que se conoce como una "zona muerta", un área del lago con poca oxigenación, donde encuentran refugio de los depredadores. Al caer la noche, ascienden hacia la superficie para alimentarse, aunque deben atravesar grandes grupos de peces que esperan para devorarlas.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Columbia Británica, liderado por los doctores Philip Matthews y Evan McKenzie, utilizó un sistema de sonar para rastrear este movimiento diario de las larvas. Este equipo les permitió observar las enormes concentraciones de larvas que se desplazaban en el agua.

Sistemas de aire que funcionan como tanques de lastre

Al examinar a las larvas, los investigadores descubrieron que habían adaptado parte de su sistema respiratorio en dos pares de pequeños sacos de aire. Estos sacos funcionan de manera similar a los tanques de lastre de un submarino; al ajustar su tamaño, las larvas pueden cambiar su flotabilidad y controlar si ascienden o descienden en el lago.

Las paredes de estos sacos están compuestas de resilina, un material elástico que se encuentra en muchos insectos. Las larvas pueden alterar el pH de las paredes de los sacos, lo que provoca que la resilina se expanda o contraiga. Esto les permite tener un control preciso sobre su profundidad.

Resistencia a presiones extremas

Los investigadores colocaron a las larvas en cámaras de presión miniatura para determinar cuánta presión podían soportar antes de colapsar. Los resultados fueron sorprendentes: los sacos resistieron presiones equivalentes a profundidades de más de 400 metros, mucho más allá de lo que las larvas suelen alcanzar durante su migración diaria.

A pesar de que los insectos son altamente exitosos en tierra y agua dulce, su presencia en el océano abierto es casi nula. Una de las explicaciones más discutidas es que la intensa presión en mayores profundidades aplastaría los espacios de aire que los insectos utilizan para respirar. La resistencia de estas larvas sugiere que la presión por sí sola puede no ser suficiente para explicar la ausencia de insectos en el océano.

Resilina: un material biológico que inspira nuevas tecnologías

La resilina ha sido estudiada previamente por su comportamiento casi perfecto como un caucho biológico. En otros insectos, ayuda a formar estructuras duraderas como bisagras de alas y tendones que deben doblarse repetidamente sin desgastarse. El sistema de flotabilidad descubierto podría contribuir al desarrollo de materiales inteligentes hechos con resilina, que podrían usarse en la creación de músculos artificiales o materiales que se mueven cuando se activa un cambio químico en el pH.

Este proyecto recibió financiamiento parcial de las subvenciones Discovery y Accelerator del Consejo de Investigación en Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá.

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