Decennia lang zijn de kolossale insecten uit het Carboon – waaronder libellenachtige griffioenen met een spanwijdte van meer dan zestig centimeter – in verband gebracht met hogere zuurstofniveaus in de atmosfeer. De heersende theorie suggereerde dat deze oude reuzen alleen konden bestaan in een zuurstofrijke omgeving. Recent onderzoek gepubliceerd in Nature betwist deze veronderstelling echter, met het argument dat de beschikbaarheid van zuurstof niet de belangrijkste factor was die hun immense omvang mogelijk maakte.
De zuurstofhypothese en insectenbiologie
Het idee dat atmosferische zuurstof de grootte van insecten beperkte, kwam voort uit de manier waarop insecten ademen. In tegenstelling tot zoogdieren met longen vertrouwen insecten op een tracheaal systeem: een netwerk van kleine buisjes die zuurstof rechtstreeks aan de cellen leveren. Wetenschappers redeneerden dat grotere lichamen meer zuurstof nodig hebben, en dat diffusie door deze buizen inefficiënt zou worden in de huidige zuurstofarme atmosfeer. Dit suggereerde dat de hogere zuurstofconcentratie in het Carboon ervoor zorgde dat insecten tot buitengewone afmetingen konden groeien.
Nieuwe bevindingen dagen de oude theorie uit
Paleontoloog Edward Snelling en zijn team van de Universiteit van Pretoria gebruikten microscopie met hoge resolutie om de tracheolaire dichtheid in de vliegspieren van insecten te onderzoeken. Uit hun analyse bleek dat tracheolen slechts een minuscule fractie (1% of minder) van het spierweefsel innemen. Dit betekent dat insecten theoretisch veel meer zuurstofafleverende buizen zouden kunnen huisvesten zonder fysiologische beperkingen.
“Als zuurstof uit de lucht echt de grootte van insecten zou beperken, zouden we bewijs zien van tracheolaire compensatie bij grotere soorten”, legt Snelling uit. “De realiteit is dat eventuele aanpassingen te verwaarlozen zijn.”
Wat heeft de insectengrootte beperkt?
De bevindingen van het onderzoek sluiten zuurstof niet uit als een bijdragende factor, maar elimineren het wel definitief als de enige beperkende factor. Als tracheolaire diffusie niet het knelpunt is, moeten andere beperkingen een rol hebben gespeeld. Mogelijke verklaringen zijn onder meer:
- Predatie: De opkomst van vroege gewervelde dieren met roofzuchtige eigenschappen kan uiteindelijk de insectengrootte hebben beperkt.
- Exoskeletlimieten: Het stijve exoskelet van insecten heeft biomechanische beperkingen; grotere lichamen vereisen proportioneel sterkere exoskeletten, wat onhoudbaar zou kunnen worden.
- Andere fysiologische factoren: Zuurstoftransport stroomopwaarts of in andere lichaamssystemen kan nog steeds een rol hebben gespeeld, maar niet in de vliegspieren zelf.
Het grotere plaatje
De verschuiving in begrip heeft bredere implicaties voor de paleontologie. Het benadrukt hoe aannames over oude omgevingen de interpretaties van de evolutionaire geschiedenis kunnen beïnvloeden. De studie ‘weerlegt’ niet noodzakelijkerwijs de zuurstoftheorie, maar het dwingt wetenschappers om alternatieve of complementaire verklaringen te onderzoeken.
Het mysterie waarom deze insecten verdwenen blijft open, maar dit onderzoek maakt duidelijk dat het verhaal over zuurstof in de atmosfeer, hoewel plausibel, onvolledig is.
