Ottawa Üniversitesinden araştırmacılar, Bombus impatiens türü kraliçe arıların uzun süre su altında kalabilmesini sağlayan metabolik mekanizmaları inceledi. Araştırmada kraliçeler, kış koşullarını taklit eden soğuk ve karanlık laboratuvar ortamında diyapoz durumuna getirildi. Diyapoz; kraliçe arıların, yıllık yaşam döngülerinde koloninin tek hayatta kalan bireyleri olarak toprağın altında uzun süreli bir uykuya girmesine deniyor. Araştırmada tamamen suyla doldurulmuş kaplara yerleştirilen arılar, bazıları birkaç saat, bazıları ise tam sekiz gün boyunca su altında tutuldu.
Bulgular, kraliçe arıların su altında hala solunum yapabildiğini gösteriyor. Suyun altında kaldıkları müddette arıların karbondioksit (CO₂) üretimi tamamen durmadı; sadece düşüş gösterdi. Yüzde 95’e varan metabolizma hızındaki düşüş, arıların metabolik olarak su altında aktif olduğunu ve gaz alışverişini sürdürebildiği anlamına geliyor. Ayrıca vücutlarında laktat birikimi gözlemlendi. Birikim; oksijensiz koşullarda enerji üretimini sürdürebilmek için anaerobik metabolizmanın devreye girdiğinin bir kanıtı olarak okunuyor. Laktat, enerji üretimi sırasında oksijen bulunmadığında bir yan ürün olarak ortaya çıkıyor ve arının enerji ihtiyacını karşılamak için ek bir sistem olarak işlev görüyor.
Sudan çıkarıldıktan sonra ise kraliçe arılarda metabolik bir sıçrama gözlendi. Karbondioksit üretimi ilk iki gün boyunca normale dönmek için hızlı bir şekilde arttı ve laktat temizlendi. Değişimler, su altında geçirilen sürenin ardından metabolik süreçlerin yeniden aktive olduğunu ve hücresel homeostazın yeniden sağlandığını gösteriyor.
Davranış ilk defa görülmüyor
Bombus impatiens kraliçe arıları, su altında uzun süre kalabilmek için üç temel stratejiyi bir arada kullanıyor: derin metabolik depresyon, su altında solunum ve anaerobik metabolizma. Bu adaptasyon, diğer kara böceklerinde de benzer şekilde gözlemleniyor.
Örneğin bazı kelebek pupaları ve böcek larvaları, su altında metabolik hızlarını düşürerek anaerobik metabolizma ile enerji üretip laktat biriktiriyor. Bombus impatiens kraliçeleri de benzer bir strateji kullanıyor, ancak diyapoz sırasında metabolik hızın olağanüstü düşüklüğü, onları diğer türlerden ayırıyor.
Araştırma ekibi makalelerinde şunları söylüyor: “Bu çalışma, kış uykusuna yatan bombus arısı kraliçelerinin, uzun süreli su baskınından sonra hayatta kalmalarını ve iyileşmelerini, derin bir metabolik depresyon durumunda su altı solunumu ve anaerobik metabolizmanın birleşimi yoluyla sağladığını ortaya koyuyor.”
Araştırmacılar, su altındaki solunum mekanizmasının tam olarak nasıl işlediğini hala bilmiyor. Fiziksel bir solungaç veya başka adaptasyonların rolü olabileceği düşünülüyor. Gelecek çalışmalar, bu mekanizmaların detaylarını ortaya koyarak, böceklerin su altında hayatta kalma kapasitelerini ve ekolojik önemini daha iyi anlamamızı sağlayacak.
Kaynak: Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences