Температура є одним із фундаментальних та важливих чинників довкілля. Низькі температури створюють тваринам серйозні труднощі у багатьох регіонах Землі. У мешканців полярних, бореальних або альпійських середовищ розвинулися фізіологічні та поведінкові адаптації, які дозволяють їм виживати та рухатися за таких екстремально низьких температур. Найважливішою адаптацією стало виникнення “теплокровності” (правильніше гомойотермності) – здатності підтримувати сталу температуру тіла за рахунок метаболізму. Та це дуже енерговитратно. Тому більшість тварин є “холоднокровними” (пойкілотермними) – їхня температура тіла залежить від навколишнього середовища. Та вони також мають фізіологічні та поведінкові адаптації до холодів. Наприклад, деякі види комах мігрують перед настанням зими, щоб уникнути низьких температур, інші ж залишаються в стані програмованої бездіяльності, яку називають діапаузою (“сплячкою”).

Однією з небагатьох комах, яка залишається активною за негативних температур, є снігова муха або хіонея – Chionea spp.

Дорослі снігові мухи трапляються в усіх бореальних і альпійських регіонах північного півкулі. У північно-західному регіоні Тихого океану (США) вони активні на снігу з жовтня по квітень і зазвичай не зустрічаються влітку. Ці комахи надають перевагу температурам близько -3°C, але були поміченими активними на снігу при температурах повітря нижче -10°C. Незважаючи на належність до мух, хіонеї не мають крил та не літають. Натомість вони досить швидко бігають по снігу.

Життєвий цикл снігових мух поки не дуже вивчений. Припускається, що вони відкладають яйця під снігом, де личинки живляться листяними рештками та детритом. Дорослими комахи стають наприкінці осені або ранньою зимою. Головною метою їхнього активного бігання по снігу вважають пошук партнерів для розмноження. Чому це відбувається в такий несприятливий для життя період, не дуже зрозуміло, але припускають, що в цей час суттєво менше хижаків, що як мінімум логічно.

Дослідженню особливостей біології снігових присвячено статтю колективу авторів з університету Вашингтону. Спочатку автори вирішили перевірити, за яких найнижчих температур ці комахи здатні активно існувати. За поведінкою спійманих тварин спостерігали у лабораторних умовах, у спеціальних камерах, поступово знижуючи їхню температуру. Виявилося, що більшість тварин бігали аж до -9°C, а деякі зберігали поведінкову активність аж до -17°C!

Цікаво, що знерухомлення при охолодженні до критичної точки супроводжувалося невеликим стрибком температури тіла, що обумовлене перетворенням внутрішніх рідин на лід (що є екзотермним процесом). Таке утворення внутрішнього льоду, як правило, є летальним – заморожування пережили лише 3 з 77 досліджених мух. Тож, ці комахи повинні якось із цим боротися.

Один із таких механізмів виявився досить неочікуваним – вони відривали собі кінцівку, в якій починалося утворення льоду. Таке траплялося досить часто – за час експерименту як мінімум одну ногу втратила половина досліджених мух.

Втрати кінцівок відбувалися не лише в лабораторних умовах, оскільки багатьом спійманим мухам бракувало щонайменше однієї ноги.

Виявлена висока поведінкова активність снігових мух за досить низьких температур свідчить, що вони, певно, мають якісь біохімічні та фізіологічні пристосування для підтримання життєдіяльності нервових клітин та м’язів. Проте, їхнє розкриття поки що питання майбутніх досліджень.

Як зазначалося раніше, ймовірною причиною існування при морозних температурах, є відсутність хижаків. Дослідники справді бачили снігових мух, що зухвало парувалися на відкритому просторі протягом півгодини. Та виявилося, що хіонеї не єдині комахи, що не замерзають. Іншими, наприклад, є комахи-льодоходи Grylloblatta spp з групи тарганоцвіркунів. Вони є єдиним поки відомим хижаком, що полює на снігових мух.

Наприкінці автори зазначають, що внаслідок глобальних змін клімату ареал мешкання цих комах стає дедалі теплішим, а отже ми маємо обмежений час на дослідження таких де в чому унікальних організмів.

Джерело: Golding D, Rupp KL, Sustar A, Pratt B, Tuthill JC. Snow flies self-amputate freezing limbs to sustain behavior at sub-zero temperatures. Curr Biol. 2023;33(21):4549-4556.e3. doi:10.1016/j.cub.2023.09.002