De oevervlieg duikt in een vijandig zoutmeer zonder nat te worden. Wetenschappers ontdekten zijn bijzondere trucje.
Meer dan een eeuw geleden viel het de Amerikaanse schrijver Mark Twain al op: enorme hoeveelheden vliegjes die in het Mono Lake (VS) duiken om voedsel te zoeken en eitjes te leggen. Het extreem zoute water met een hoge pH-graad lijkt hen niet te deren. Hoe kan dat? Dankzij een superwaterafstotende bubbel, ontdekte een onderzoeksteam van Caltech (VS).
Natheid van het water
Mono Lake is een extreem zout meer; het zoutgehalte is er driemaal zo hoog als de zee. Ook zit het tjokvol met natriumcarbonaat en borax, stoffen die je in wasmiddel tegenkomt. De hoge pH (dat is een pH hoger dan 7, een base) geeft het water een glibberige en bijna olieachtige structuur.
Vissen of andere gewervelden die in het water kunnen overleven zijn er niet in overvloed, maar algen en bacteriën wel. Een enorme voorraad voedsel en geen enkel roofdier in de buurt, wat wil je als vlieg nog meer? Maar een dingetje blijft lastig: water is nat. Hoe wil je daar als vlieg veilig in duiken om vervolgens weer makkelijk boven water te komen?
Negatief geladen carbonaationen
De lijven van alle insecten zijn enigszins waterafstotend, anders zouden ze niet kunnen vliegen in de regen of tegen dauw kunnen. Maar insecten kunnen dit dankzij hun vachtje met daarop een waxachtige substantie, die waterafstotend – of hydrofoob – werkt.
Heel fijn, zo’n waterafstotende vacht, maar het water van het Mono Lake breekt daar gewoon doorheen. Dat komt doordat het oppervlakte een dunne laag negatief geladen carbonaationen bevat. Wanneer gewone vliegen te dicht bij het water komen, trekken de positieve ladingen op de vliegenhuid deze negatieve ionen aan. Ook het water trekken ze mee en binnen no time is de vlieg door en door nat en verdrinkt hij.
Superhydrofobische bubbel
Daar heeft de Mono-Lake-oevervlieg wat op gevonden, ontdekten biologen. Uit analyses – hogesnelheidsvideo’s en micro-krachtmetingen van vliegen die ze in water dropten met verschillende chemische samenstellingen – bleek dat het insect een zogenaamde superhydrofobische luchtbubbel om zich heen vormt.
Deze bubbel ontstaat door de grote hoeveelheid haren op het vliegenlijf en diverse waxes, die gespecialiseerd zijn in het afstoten van carbonaatrijk water. Ook bezit de alkali-vlieg grote klauwen, zodat hij zich onder water kan vastklampen aan rotsen om zo de opwaartse drijfkracht van de bubbel tegen te gaan.
Bijzonder is, ontdekte het team verder, dat de bubbel niet om de ogen heen zit. Daardoor is de vlieg wel gewoon in staat onder water te kijken.
Cruciale waxes
De onderzoekers vergeleken de prestaties van de Mono-Lake-oevervliegen met andere vliegen en kwamen tot de conclusie dat geen van hen in staat zou zijn een duik in het water van Mono Lake te overleven zonder zo nat te worden dat ze niet meer uit het water konden ontsnappen.
Toen het team de oevervliegen wasten met oplosmiddel om daarmee de waxes te verwijderen, waren de insecten niet meer in staat de superhydrofobe bubbel te vormen. Oftewel: de substanties op de haartjes zijn cruciaal voor hun duiktruc.
Klein aantal mutaties
“De onderzoekers laten zien dat de Mono-Lake-oevervliegen speciaal zijn aangepast aan het leven in dit helse milieu”, mailt entomoloog Wijnand Heitmans (Universiteit Leiden). Zelf heeft hij in de zomer van 1988 een dag langs de oevers van het bijzondere meer gestruind om naar de extremofiele dieren en planten te kijken. “Deze oevervlieg is superieur in het overleven van een korte douche met natriumcarbonaatoplossing. Dat zou je verwachten, maar toch bijzonder om die nu bevestigd te zien in een studie.”
“Belangrijk is dat de ontwikkeling van de waterafstotende eigenschappen bij de Mono-Lake-oevervlieg berust op opvallend kleine fysische en chemische veranderingen die andere vliegen niet of in veel mindere mate hebben”, vervolgt Heitmans. “Volgens de onderzoekers berust de overleving op een aantal kleine mutaties. Maar wie wil er nu in zo’n helse omgeving leven? Misschien moet je er iets voor over hebben om je te ontdoen van al je direct voedselconcurrenten tegen een afbraakprijsje.”
Bedreigd leefgebied
Overigens vormt het Mono Lake met zijn bijzondere aangepaste oevervliegen een uniek ecosysteem, maar helaas is het een bedreigd leefgebied, stelt Heitmans. “Voordat de Europeanen kwamen leefde er een indianenvolk die de poppen van de Mono-Lake-oevervlieg oogsten als goedkope eiwitbron. In die tijd was het meer veel groter dan het nu is. Het is sterk gekrompen door onttrekking van het water door de almaar groeiend menselijke populatie in de grote steden aan de Amerikaanse westkust. Ook de landbouw zou een negatieve rol spelen. Er zijn nu tal van lokale milieu- en actiegroepen die de watertoevoer willen herstellen om het Mono Lake-ecosysteem te redden.”
De volgende stap voor de onderzoekers is nu om te bestuderen of de waxes kunnen worden nagemaakt. De materiaalindustrie is vast geïnteresseerd in zulke sterke hydrofobe stoffen. En omdat het hier om heel ongewoon vliegengedrag gaat (geen enkele andere vlieg zal zomaar het water induiken), willen ze ook de onderliggende neurobiologie ervan nader onderzoeken.
Beeld: Floris van Breugel/Caltech
Lees ook:
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!