動物學家解開了漂浮的幻影蠓百年之謎

2018年春天，菲利普-馬修斯博士在不列顛哥倫比亞大學（UBC）的實驗池塘里花了一個下午捕捉蜻蜓。這位動物學家并不知道，他即將踏上解決一個世紀之久的昆蟲學之謎的旅程，其中涉及一種更小但同樣耐人尋味的昆蟲。當他在池塘里工作時，附近的一個牛槽里漂浮在雨水中的幼蟲引起了他的注意。

這些昆蟲是Chaoborus midge的淡水水生幼蟲，由于其近乎透明，也被稱為"幻影蠓"。這種透明度使幼蟲在湖泊、池塘和水坑中移動時像一個個小幽靈。這些怪異的昆蟲在水中漂浮著，一些昆蟲在潛水時可以在短時間內變成中性浮力，但是Chaoborus幼蟲是唯一接近中性浮力的昆蟲。

一些魚類通過用血液中的血紅蛋白中的氧氣給魚鰾充氣來調節(jié)其浮力。1911年，諾貝爾獎得主August Krogh發(fā)現(xiàn)Chaoborus幼蟲使用了一種完全不同的機制，通過兩對內部充氣囊來調節(jié)它們的浮力。但他從未弄清昆蟲是如何在沒有像脊椎動物那樣有血液或血紅蛋白的情況下調整其囊的體積。

研究人員將牛缸里的幼蟲氣囊安裝在顯微鏡上，而顯微鏡的平臺上恰好有紫外線照射。氣囊開始發(fā)出藍色的光芒。藍色熒光是由于存在于昆蟲一些部位的Resilin樹脂蛋白引發(fā)，它的彈性是關鍵，為驚人跳躍提供動力。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種昆蟲并不向其氣囊分泌氣體以使其膨脹。相反，它們改變了氣囊壁的pH值，氣囊壁內的樹脂蛋白帶會膨脹或收縮，氣囊的體積也會隨之調整。

關于樹脂蛋白的奇怪之處在于，它不僅真的有彈性，而且如果你讓它呈堿性，它就會膨脹，如果你讓它呈酸性，它就會收縮。Chaoborus氣囊的功能是機械化學引擎，將化學勢能的變化轉換成機械能。