北京
在东非的马拉维湖，每天都有数十亿只湖蝇幼虫消失在深水中。它们潜入了超过200米深的缺氧“死亡区”，那里巨大的水压，在理论上足以压垮一只昆虫的呼吸系统。一个多世纪以来，科学界一直用这种“压力论”来解释为什么昆虫在无尽的海洋里几乎不存在。但这些身长不过一厘米的小家伙，似乎并不认同这个理论。
加拿大不列颠哥伦比亚大学（UBC）的菲利普·马修斯博士和埃文·麦肯齐博士，通过在湖底部署声纳系统，追踪到了这群幼虫惊人的日常迁徙轨迹。白天，它们集体下潜以躲避天敌；夜幕降临，它们再穿越层层鱼群的拦截，返回水面进食。驱动这场极限往返的引擎，就藏在它们的身体里。
研究团队通过解剖发现，湖蝇幼虫将自身呼吸系统的一部分，特化成了两对微小的气囊。这两对气囊如同精密调整的潜水艇压载水舱，通过调节进出空气的量，控制着幼虫是上升还是下沉。更关键的秘密，隐藏在气囊的舱壁材料中。
在高倍显微镜下，研究人员发现了节肢弹性蛋白。这种材料被誉为自然界近乎完美的生物橡胶，常见于昆虫的翅关节和肌腱等需要反复屈伸的耐用部位。湖蝇幼虫不仅能利用它，还能通过改变气囊壁的pH值，指令这种蛋白像微型气泵一样扩张或收缩，精妙地改变气囊体积，进而微调浮力。这就像随身携带了一套化学驱动的主动浮力调节系统。
为了验证这套微型装备的极限，研究人员做了一个压强测试。他们将幼虫放进微型压力舱，不断增加压强，直到气囊结构崩溃。结果让团队深感意外：这些肉眼几乎看不见的小气囊，竟然承受住了相当于400多米水深的环境压，这大约是幼虫平时活动深度的两倍。
有了这个活生生的反例，关于昆虫缺席海洋的旧理论被动摇了。既然淡水湖中的昆虫能演化出抗高压的呼吸气囊，那么深海水压本身，就不该是阻挡它们在海洋中扩张的根本原因。昆虫在占据陆地和淡水之后，为什么没有在海洋中建立据点？这个问题的答案再次变得扑朔迷离。
这项发表在《科学》（Science）杂志上的发现，带来的启发还超越了生态学。能够响应化学信号、执行精确物理动作的生物材料，正是材料科学家的灵感库。模拟节肢弹性蛋白对pH值的响应机制，或许能催生出一类新型的智能材料，或是无需电源、仅靠化学信号驱动的人造肌肉。该研究得到了加拿大自然科学与工程研究委员会的发现与加速器资助。
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