Più di un secolo fa, Lo scrittore americano Mark Twain osservò un curioso fenomeno a Mono Lake, appena ad est dello Yosemite National Park:un numero enorme di piccole mosche strisciavano sott'acqua per cercare cibo e deporre le uova, ma ogni volta che riemergevano, apparirebbero completamente asciutti.

Nel suo diario di viaggio Roughing It, Twain ha scritto:"Puoi tenerli sott'acqua finché vuoi - a loro non importa - ne sono solo orgogliosi. Quando li lasci andare, emergono in superficie asciutti come un rapporto dell'ufficio brevetti, e se ne vanno con disinvoltura, come se fossero stati educati soprattutto per offrire all'uomo un intrattenimento istruttivo in quel modo particolare".

Il biologo del Caltech Michael Dickinson, Esther M. e Abe M. Zarem Professore di Bioingegneria e Aeronautica, è stato ugualmente incuriosito da queste cosiddette mosche subacquee, scientificamente conosciute come Ephydra hians, durante una vacanza nello Yosemite 22 anni fa. Ora il ricercatore principale di un laboratorio specializzato nel volo degli insetti, Dickinson ha collaborato con l'ex studioso postdottorato del Caltech Floris van Breugel (ora all'Università di Washington) per studiare il misterioso comportamento delle mosche del Lago Mono.

I due hanno ora caratterizzato gli adattamenti unici della mosca Mono Lake e i meccanismi che utilizza per strisciare sott'acqua senza bagnarsi. Il lavoro è pubblicato in un articolo nel numero del 20 novembre di Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

"Mono Lake ha un ecosistema molto delicato e unico, " dice van Breugel. "I conservazionisti hanno lottato duramente per impedirne la perdita. Eravamo interessati alle mosche Mono Lake non solo perché il loro comportamento è così insolito, ma perché sono una specie cruciale per l'ecosistema e la rete trofica del lago. Le mosche del lago Mono sono una componente cruciale per l'ecosistema locale, fungendo da fonte di cibo per i ragni e per gli uccelli migratori e nidificanti".

Mono Lake non è un lago d'acqua dolce medio. Non solo è tre volte più salato dell'oceano, è anche pieno di carbonato di sodio e borace, che è essenzialmente un detersivo per il bucato. L'alto pH dell'acqua le conferisce un aspetto scivoloso, consistenza quasi oleosa.

Nessun pesce o altri vertebrati sopravvivono a Mono Lake, anche se alghe e batteri sono abbondanti. Così, per una mosca, le profondità del lago possono sembrare attraenti:non ci sono predatori e cibo in abbondanza. Però, c'è solo un ostacolo da superare prima:come rimanere asciutti mentre si è sott'acqua.

A qualcosa delle dimensioni di una piccola mosca, la tensione superficiale dell'acqua è potente, rendendolo una trappola mortale appiccicosa. Tutti gli insetti devono essere idrorepellenti, o idrofobico, per convivere con pioggia e rugiada nei loro ambienti. La maggior parte è in grado di farlo sfoggiando un rivestimento di peli corti e ispidi ricoperti da una sostanza cerosa, che consente loro di respingere l'acqua per la maggior parte.

Però, per la sua peculiare composizione chimica, L'acqua del Mono Lake è particolarmente efficace per sfondare le difese pelose di un insetto medio. Van Breugel e Dickinson hanno scoperto che ciò è dovuto al fatto che la superficie del lago contiene un sottile strato di ioni carbonato con carica negativa. Quando una mosca normale si avvicina troppo all'acqua, gli ioni sono attratti dalle cariche positive sulla pelle della mosca e l'acqua viene tirata tra i peli protettivi, bagnare la mosca.

Così, come può il Mono Lake volare tuffarsi e rimanere asciutto in quella che Dickinson chiama "forse l'acqua più umida del mondo"?

Usando una combinazione di video ad alta velocità e misurazioni di micro-forza in cui hanno immerso le mosche in una varietà di diverse soluzioni chimiche, van Breugel e Dickinson hanno scoperto che la mosca del lago Mono crea una bolla d'aria protettiva attorno al suo corpo quando striscia nell'acqua del lago. Questa bolla è il risultato di un fenomeno estremo di idrorepellenza chiamato superidrofobicità. Le mosche sono in grado di farlo, i ricercatori hanno scoperto, perché sono più pelosi della mosca media e ricoprono il corpo e i capelli con cere particolarmente efficaci nel respingere l'acqua ricca di carbonati. Hanno anche grandi artigli sui piedi, che consentono loro di strisciare sulle rocce sottomarine resistendo alla forza di galleggiamento naturale della bolla. Sorprendentemente, la bolla non racchiude gli occhi della mosca, permettendo alla mosca di vedere sott'acqua senza l'effetto di distorsione della bolla.

Il team ha confrontato le prestazioni delle mosche Mono Lake con una varietà di mosche diverse, compresi alcuni parenti stretti. Nessun'altra mosca potrebbe fare una schiacciata nell'acqua del lago Mono senza bagnarsi a un livello tale da rendere improbabile la fuga dal lago. Inoltre, quando le mosche Mono Lake sono state risciacquate brevemente con un solvente (esano) per sciogliere la loro cera, hanno perso la capacità di formare una bolla superidrofoba, suggerendo che le cere della mosca sono fondamentali per questo fenomeno.

"Non è che le mosche del lago Mono abbiano evoluto un modo nuovo e unico di rimanere idrofobi, è che hanno amplificato i normali strumenti utilizzati dalla maggior parte degli insetti, " dice Dickinson. "E 'solo un concerto killer. Non c'è niente sott'acqua per mangiarti e hai tutto il cibo che vuoi. Devi solo tuffarti nell'acqua forse più difficile in cui rimanere all'asciutto del pianeta. Lo hanno capito, e così goditi una storia di vita estremamente unica. È incredibile come l'evoluzione di tali cambiamenti fisici e chimici su piccola scala possa consentire a un animale di occupare una nicchia ecologica completamente nuova".

I prossimi passi del progetto, secondo Dickinson, sono ampi.

"Potremmo andare nella direzione della scienza dei materiali e studiare la chimica delle cere che usano gli insetti, " dice. "Ma c'è anche una neurobiologia davvero interessante:è una cosa così incredibilmente strana per una mosca strisciare deliberatamente sott'acqua".