Как дрозофилы избегают смыва

Выживание надоедливых мелких мух в душевых и других влажных зонах дома, невзирая на капли воды, которые могут быть больше их самих, объясняется не только быстрыми рефлексами. Исследователи KAUST показали, что у насекомых есть уникальное волосяное покрытие, позволяющее им отталкивать капли воды практически любого размера.

Сигурдур Тороддсен, возглавляющий лабораторию высокоскоростной визуализации жидкостей в KAUST, не мог не проявить профессиональный интерес к мелким дрозофилам, поселившимся в его душе и, казалось, не смываемым водой. Исследования Тороддсена сосредоточены на многофазных потоках и динамике на границах раздела воздух-жидкость — среде, в которой дрозофилы нашли свою нишу, несмотря на рискованную физику.

Насекомые настолько малы, что поверхностное натяжение воды превышает силу, которую они могут приложить мускулами или весом тела, потенциально улавливая их при контакте. Тороддсен рассказал о дрозофилах постдоку в своей команде Натану Спирсу. «Я нашел их в кухонной раковине и заметил, что он прав: их действительно трудно смыть в канализацию», — говорит Спирс. — «Поэтому я поймал несколько и принес на работу».

«Изначально меня интересовало время реакции мух», — говорит Тороддсен. Объединившись с биологом KAUST Гаури Махадиком, Тороддсен и Спирс использовали высокоскоростную видеосъемку, чтобы наблюдать за мухами в действии, и вскоре увидели, что быстрые реакции — не главная адаптация мух. Они наблюдали, что даже при прямом попадании крупных капель вода просто скатывалась с мух. Мелкая водяная пыль также легко отталкивалась. Исследователи поняли, что главная адаптация дрозофил — это специализированное волосяное покрытие. «Такая геометрия волосяного покрова дрозофил ранее не наблюдалась», — говорит Спирс.

Тело дрозофилы покрыто волосками разного размера. Внешний слой крупных ребристых волосков покрывает крылья. Наноразмерные бороздки украшают каждый гребень и впадину, а на вершинах гребней расположены конические зазубрины, направленные к кончику волоска. Эта наноразмерная шероховатость придает поверхности крыла супергидрофобность, сводя к минимуму контакт между водой и крылом, так что капля остается почти идеальной сферой, которая быстро скатывается с насекомого.

Слои волосков также собирают более мелкие капли и конденсат, объединяя воду в более крупные капли, которые легко сбрасываются, когда насекомое взлетает. «Мухи приспособлены справляться со многими различными типами водной угрозы, — говорит Спирс, — что делает их одинаково комфортными как в душе, так и в естественных местах обитания, таких как влажные лесные участки».