Il y a plus d’un siècle, l’écrivain Mark Twain observait un phénomène curieux au Mono Lake à l’est du parc national de Yosemite. Une grande quantité de petites mouches allaient sous l’eau pour pondre, mais à chaque fois qu’elles refaisaient surface, elles étaient complètement sèches.
Dans son livre A la dure, Twain écrit : Vous pouvez les garder sous l’eau aussi longtemps que vous le souhaitez, mais cela ne les dérange pas et elles en sont même fières. Et quand elles remonteront à la surface, elles seront aussi sèches que votre déclaration d’impôts. Et elles voleront comme si de rien n’était en étant un divertissement instructif pour les hommes.
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Les mouches du Mono Lake
Michael Dickinson, biologiste de Caltech, Esther M. et Abe M. Zarem, professeur de bioingénierie et d’aéronautique, ont été également intrigués par ces mouches de plongée connues scientifiquement sous le nom d’Ephydra hians. Dickinson a fait équipe avec Floris Van Breugel pour étudier le comportement mystérieux des mouches du Mono Lake.
Les chercheurs ont désormais caractérisé les adaptations uniques de la mouche du Mono Lake et les mécanismes qu’elle utilise pour aller sous l’eau sans se mouiller. Le papier est publié dans la revue PNAS.1 Le Mono Lake a un écosystème délicat et unique selon van Breugel. Les protecteurs de l’environnement se sont battus pour empêcher sa disparition, car nous nous intéressons aux mouches du Mono Lake non seulement parce que leur comportement est inhabituel, mais aussi parce qu’elles constituent une espèce cruciale pour l’écosystème du lac. Ces mouches sont une source de nourriture pour les araignées et pour les oiseaux migrateurs.
Le Mono Lake n’est pas un lac d’eau douce comme les autres. Non seulement il est 3 fois plus salé que l’océan, mais il est également plein de carbonate de sodium et de borax qui sont essentiellement des détergents à lessive. Le pH élevé de l’eau lui confère une texture glissante et presque huileuse.
L’environnement hostile du Mono Lake pour les insectes
Aucun poisson ou vertébré ne peut survivre dans le Mono Lake même si les algues et les bactéries y sont abondantes. Et donc pour une mouche, les profondeurs du lac peuvent sembler attrayantes, car il n’y a pas de prédateurs tout en étant rempli de nourriture. Cependant, l’obstacle est de taille, car il faut aller sous l’eau en restant complètement sec. Pour une taille aussi minuscule que celle d’une mouche, la tension de l’eau est très forte ce qui en fait un piège collant mortel. Tous les insectes doivent être hydrophobes (répulsion de l’eau) afin de survivre à la pluie et la rosée dans leur environnement. La plupart sont capables de le faire en ayant une couche de poils courts recouverts d’une substance cireuse ce qui leur permet de repousser l’eau.
Mais à cause de sa composition chimique particulière, l’eau du Mono Lake est particulièrement efficace pour casser les défenses poilues d’un insecte standard. Van Breugel et Dickinson l’ont découvert parce que la surface du lac contient une fine couche d’ions carbonate chargé négativement. Quand une mouche normale se rapproche trop de l’eau, alors les ions sont attirés par des charges positives sur la peau de la mouche et l’eau passe entre les poils protecteurs en mouillant la mouche.
La mouche du Mono Lake utilise la superhydrophobie
De ce fait, comment la mouche du Mono Lake peut-elle plonger et rester au sec dans ce qu’on pourrait surnommer comme l’eau la plus humide du monde ? En utilisant des caméras à haute vitesse et des micro-forces dans lesquelles ils ont plongé les mouches dans différentes solutions chimiques, Van Breugel et Dickinson ont découvert que la mouche du Mono Lake crée une bulle d’air autour de son corps lorsqu’elle plonge dans l’eau du lac. Cette bulle est le résultat d’un phénomène hydrofuge extrême appelé superhydrophobie. Les chercheurs ont découvert que les mouches sont capables de le faire, car elles sont plus poilues que la moyenne et qu’elles enduisent leurs corps et leurs poils avec de la cire qui est particulièrement efficace pour repousser l’eau riche en carbonates.
Elles ont également de grandes griffes sur leurs pieds ce qui leur permet de ramper sur les rochers sous l’eau tout en résistant à la force de flottabilité naturelle de la bulle. Et encore plus remarquable, la bulle ne couvre pas les yeux de la mouche lui permettant de voir sous l’eau sans effet de distorsion de la bulle.
L’équipe a comparé la performance des mouches du Mono Lake à une variété de mouches différentes. Aucune autre mouche ne pourrait plonger dans l’eau du Mono Lake sans se mouiller à un niveau qui mettrait sa vie en danger. De plus, quand les mouches du Mono Lake ont été brièvement rincées avec un solvant (hexane) pour dissoudre leur cire, alors elles ont perdu leur capacité à former une bulle superhydrophobe suggérant que les cires de la mouche sont essentielles à ce phénomène.
Les mouches du Mono Lake n’ont pas développé une nouvelle façon de rester hydrophobe. C’est simplement qu’elles ont amplifié les outils utilisés par la plupart des insectes selon Dickinson. C’est juste un pari évolutif extrême. Il n’y a pas de prédateurs sous l’eau et vous avez toute la nourriture que vous voulez. Le seul obstacle est que vous devez plonger dans une eau qui est sans doute l’une des pires sur la planète pour les insectes. Ces mouches ont réussi par y arriver et désormais, elles sont les seules à occuper une toute nouvelle niche écologique. Cela montre que même une évolution à petites échelles peut donner des résultats remarquables.
