Bumblebee Kraliçelerinin Su Altında Günlerce Hayatta Kalabilmelerinin Nedenini Sonunda Öğrendik

Şimdi, yeni bir makale bunun nasıl gerçekleştiğini ortaya koyuyor. Yaban arılarının hayatta kalma araçları arasında, çevrelerindeki sudan oksijen çekebilme gibi olağanüstü bir yetenek de bulunuyor – bu da onların geçici olarak su altında nefes alabilmelerini sağlıyor.

Bu yetenek, koloninin kalbinin, su basmış yuva gibi bir krizden kurtulmasına yardımcı olabilir ve koşullar daha istikrarlı hale geldiğinde hayatta kalmasını ve yeniden inşa etmesini sağlar. Bu keşif, bazı türlerin aşırı çevre koşullarına karşı gizli bir direnç rezervine sahip olabileceğini düşündürmektedir.

Kanada'daki Ottawa Üniversitesi'nden evrimsel fizyolog Charles Darveau liderliğindeki ekip, “Bulgularımız, olağanüstü bir sel toleransı stratejisini ortaya koyuyor ve karasal böceklerin su altında hayatta kalmasının sınırlarını, mekanizmalarını ve ekolojik önemini araştırmak için bir temel sağlıyor” diye yazıyor.

Her kış, bazı böcek türleri, diapause olarak bilinen, gelişimin ve metabolizmanın durduğu bir dönemde kış uykusuna yatar. Bazı yaban arısı kraliçeleri için bu, güvenli ve rahat bir yuva bulmak, içine yerleşmek ve uyku moduna geçmek anlamına gelir.

Ancak yuvalar her zaman güvenli ve rahat kalmaz. Yeraltındaki dinlenme yerleri su baskınlarına karşı savunmasız olabilir ve diapauzda olan bir yaban arısı, böyle bir acil durumda gereken çabuklukla tepki veremeyecek kadar hareketsizdir.

Şiddetli yağmur, kar erimesi ve yükselen su tabakası gibi hava olayları, arı yuvalarını su basabilir. Bu, düzenli olarak değil, öngörülemez bir şekilde ve en az bir Kuzey Amerika türü olan Bombus impatiens'in uyum sağlamış gibi göründüğü kadar büyük bir riskle gerçekleşebilir.

2024 yılında, bilim adamları B. impatiens kraliçelerinin su altında bir haftaya kadar kaldıktan sonra yüksek bir hayatta kalma oranına sahip olduğunu ortaya çıkardılar – yaklaşık yüzde 90.

Şimdi, bunu nasıl başardıklarını nihayet öğrenebiliyoruz: su altı solunumu, anaerobik metabolizma ve “derin metabolik depresyon” (aşırı derecede minimal metabolik fonksiyon durumu) kombinasyonu sayesinde.

Kış uykusuna yatan düzinelerce kraliçe üzerinde yapılan laboratuvar deneylerinde, araştırmacılar yaban arılarını soğuk suya batırarak metabolizmalarını ve gaz değişimlerini izlediler.

Gaz değişimi, arıların daldırıldığı suda ve suyun üzerindeki odadaki havada ölçüldü. Araştırmacılar karbondioksit ve oksijen seviyelerini izlediler ve ilkinin çok az arttığını, ikincisinin ise düştüğünü gördüler. Bu, solunumla tutarlıdır – arılar sudan oksijen alıp karbondioksit salıyorlardı.

Bu arada, suya batırılan arılarda laktat birikimi gözlendi. Vücut yeterli oksijen alamadığında, hücreler oksijensiz enerji üreten bir metabolik sürece geçer. Laktat, bu anaerobik metabolizmanın bir yan ürünüdür.

Sonunda, bu metabolizma hayatta kalmak için gereken asgari düzeye indirilir. Diapause, kraliçe arının metabolizmasını zaten yüzde 95'ten fazla azaltır. Suya batırmak ise bunu daha da azaltır. Metabolizmanın bir göstergesi olarak karbondioksiti kullanarak, bu düşüşü görebiliriz.

Suya daldırılmadan önce, diapauz halindeki arılar vücut kütlesinin gramı başına saatte yaklaşık 15,42 mikrolitre karbondioksit üretiyordu. Su altında sekiz gün geçirdikten sonra, bu üretim oranı 2,35 mikrolitreye, yani orijinal değerinin yaklaşık altıda birine düşmüştü.

Bu süreçler bir araya gelerek, kraliçelerin enerji ihtiyaçlarını son derece düşük tutarken çevrelerindeki sudan oksijen almalarını sağlar.

Bu çok düzgün bir hile, ancak bazı şeyler hala net değil. Araştırmacılar, B. impatiens'in sudan oksijeni nasıl çıkardığını kesin olarak belirleyemediler; kraliçelerin, suyla gaz alışverişi yapan ince bir hava tabakası olan fiziksel bir solungaç kullandıklarına inanıyorlar, ancak bunu henüz doğrulayamadılar.

Ayrıca, bu olağanüstü hayatta kalma gücünün sınırlarını da bilmek istiyorlar.

“Su koşullarını ve muhtemel fiziksel solungaçları manipüle eden gelecekteki çalışmalar ve ayrıntılı iyileşme analizleri, kraliçelerin uzun süre su altında kalmaya dayanmalarını sağlayan adaptasyonları daha da netleştirecektir” diye yazıyorlar.