Przez dziesięciolecia kolosalne owady z okresu karbonu – w tym gryfy podobne do ważek o rozpiętości skrzydeł przekraczającej pół metra – łączono z wyższym poziomem tlenu w atmosferze. Panująca teoria sugerowała, że te starożytne giganty mogły istnieć wyłącznie w środowisku bogatym w tlen. Jednak niedawne badanie opublikowane w czasopiśmie Nature podważa to założenie, argumentując, że dostępność tlenu nie była głównym czynnikiem determinującym ich ogromne rozmiary.
Hipoteza dotycząca tlenu i biologia owadów
Pomysł, że tlen atmosferyczny ogranicza wielkość owadów, wywodzi się ze sposobu, w jaki owady oddychają. W przeciwieństwie do ssaków posiadających płuca, owady korzystają z układu tchawicy: sieci maleńkich rurek dostarczających tlen bezpośrednio do komórek. Naukowcy doszli do wniosku, że większe ciała wymagają więcej tlenu, a dyfuzja przez te rurki stałaby się nieefektywna w dzisiejszej atmosferze ubogiej w tlen. Sugerowało to, że wyższe stężenie tlenu w okresie karbonu umożliwiło owadom urosnięcie do niezwykłych rozmiarów.
Nowe dane podważają starą teorię
Paleontolog Edward Snelling i jego zespół z Uniwersytetu w Pretorii wykorzystali mikroskopię o wysokiej rozdzielczości do zbadania gęstości tchawicy w mięśniach latających owadów. Ich analiza wykazała, że tchawice zajmują jedynie niewielką część (1% lub mniej) tkanki mięśniowej. Oznacza to, że owady teoretycznie mogłyby pomieścić znacznie więcej rurek dostarczających tlen bez ograniczeń fizjologicznych.
„Gdyby tlen atmosferyczny rzeczywiście ograniczał rozmiary owadów, widzielibyśmy dowody na kompensację tchawicy u większych gatunków” – wyjaśnił Snelling. „Naprawdę wszelkie korekty są niewielkie”.
Co naprawdę ogranicza wielkość owadów?
Wyniki badania nie wykluczają, że tlen jest czynnikiem przyczyniającym się do rozwoju choroby, ale definitywnie wykluczają go jako jedyny czynnik ograniczający. Jeżeli dyfuzja tchawicza nie stanowi wąskiego gardła, musiały obowiązywać inne ograniczenia. Możliwe wyjaśnienia obejmują:
- Drapieżnictwo: pojawienie się wczesnych kręgowców posiadających zdolności drapieżne mogło ostatecznie ograniczyć wielkość owadów.
- Ograniczenia egzoszkieletu: Sztywny egzoszkielet owadów ma ograniczenia biomechaniczne; większe ciała wymagają proporcjonalnie silniejszych egzoszkieletów, które mogą stać się niestabilne.
- Inne czynniki fizjologiczne: Transport tlenu w górę rzeki lub w innych układach ciała może nadal odgrywać rolę, chociaż nie w samych mięśniach latających.
Wielki obraz
Ta zmiana w rozumieniu ma szersze implikacje dla paleontologii. Podkreśla, jak założenia dotyczące starożytnych środowisk mogą wpływać na interpretację historii ewolucji. Badanie niekoniecznie „obala” teorię dotyczącą tlenu, ale zmusza naukowców do poszukiwania alternatywnych lub dodatkowych wyjaśnień.
Tajemnica zniknięcia tych owadów pozostaje nierozwiązana, ale to badanie jasno pokazuje, że historia tlenu atmosferycznego, choć wiarygodna, jest niekompletna.
