数十亿生活在东非马拉维湖的湖蝇幼虫（Chaoborus edulis）每天都要完成一次非凡的垂直迁徙。
白天，幼虫下沉超过200米，进入湖中氧气极少的深水区。这个区域通常被称为“死区”，为它们提供了躲避捕食者的庇护所，因为捕食者很难在那里生存。天黑后，幼虫向水面上升觅食，尽管它们必须先穿过大量等待捕食它们的鱼群。
为了追踪这种日常活动，不列颠哥伦比亚大学（UBC）的研究人员Philip Matthews博士和Evan McKenzie博士在湖底安置了一套声纳系统。这套设备使他们能够观察到幼虫在水中移动时的庞大群体。
微小气囊运作如同压载水舱
当研究人员检查这些幼虫时，发现昆虫已将其呼吸系统的一部分特化为两对微小的气囊。
这些气囊的作用非常像潜艇的压载水舱。通过调整气囊的大小，幼虫可以改变自身的浮力，从而控制在湖中是上浮还是下沉。
气囊壁含有节肢弹性蛋白（resilin），这是一种在许多昆虫中发现的极具弹性的材料。幼虫可以改变气囊壁的pH值，使节肢弹性蛋白膨胀或收缩。这改变了气囊的体积，使幼虫能够精确控制其所在的深度。
气囊能承受极端水压
接下来，研究人员将幼虫放入微型压力舱中，以测定气囊在塌陷前能承受多大的压力。
结果令人惊讶。这些气囊承受住了相当于水深400米以上的压力，这远远超过了幼虫日常迁徙时通常到达的深度。
昆虫在陆地和淡水中极为成功，但在开阔大洋中却几乎绝迹。一个被广泛讨论的解释是，深处的巨大压力会压碎昆虫用于呼吸的气腔。
这些幼虫的强韧性表明，仅凭压力可能无法完全解释为什么昆虫从未在整个海洋中立足。
生物橡胶可能启发新材料研发
科学家此前曾研究过节肢弹性蛋白，因为它的表现几乎就像一种完美的生物橡胶。在其他昆虫中，它有助于形成耐用的结构，如翅膀关节和肌腱，这些结构必须能够反复弯曲而不磨损。
新发现的浮力系统也可能有助于开发由节肢弹性蛋白制成的智能材料。研究人员最终可能会利用类似的机制来制造人造肌肉或其他在pH值化学变化触发下能移动的材料。
该项目部分由加拿大自然科学与工程研究理事会的发现基金和加速基金资助。