Monday October 03, 2011
Anonymous: Os insetos pré-históricos eram maiores por haver mais oxigênio na atmosfera naquela época?
Essa é uma das principias explicações para explicar os enormes tamanhos alcançados por alguns insetos durante o paleozóico, especialmente cerca de 300 milhões de anos atrás, período em que os níveis de O2 atmosféricos (aPO2) ultrapassaram os 21% atuais, chegando em algo por volta 30-35% [1].
Insetos absorvem o oxigênio atmosférico através de espiráculos, pequenas aberturas em suas cutículas, ao longo das laterais de seus tórax, pelas quais os gases podem penetrar e sair de seus corpos. Após atravessarem os espiráculos os gases passam para os troncos traqueais pelos quais são transportados que ramificam-se traquéia que por sua vez se ramifica em traqueias ainda menores, em um arranjo fractal, até alcançarem diâmetros muito pequenos, onde o oxigênio se dissolve no líquido traquéolar e, em seguida, difunde-se para as células (com o CO2 fazendo o caminho inverso), apesar de hoje sabermos que movimentos corporais e ciclos rápidos de contração expansão das tráqueas também ocorrem, adicionando mais controle ao este processo [veja aqui]. Este processo, entretanto, impõe um limite ao tamanho dos mesmos. Desta maneira, o crescimento exagerado dos insetos e concomitante aumento exagerado do tamanho dos diâmetros das tráqueas implicaria em uma série de complicações fisiológicas como aumento da chance de dessecação e problemas estruturais [2]. No entanto, com uma atmosfera mais rica em O2mesmo tráqueas menores poderiam sustentar tamanhos maiores, além do fato da maior densidade atmosférica facilitaria a sustentação e o vôo de grandes insetos, como as meganeura, libélulas gigantes [1,3].
Esta hipótese é corroborada por uma série de fatos, (i) a maioria dos insetos desenvolvem menor tamanho corporal em hipóxia, e algumas desenvolvem e evoluem para tamanhos maiores em hiperóxia, como mostram estudos experimentais em que insetos modernos são criados em ambientes com alta PO2 [4,5] (ii) insetos ao longo de seu desenvolvimento e evolução reduzem seu investimento proporcional no sistema traqueal quando vivem em maiores PO2, sugerindo que existem custos significativos associados com estrutura e função do sistema traqueal [5,6]; e (iii) insetos maiores investem mais no seu corpo no sistema traqueal, podendo levar a maiores efeitos de aPO2 nos insetos maiores [6].
_________________________________________________________
Literatura Recomendada:
Dudley R. Atmospheric oxygen, giant Paleozoic insects and the evolution of aerial locomotor performance. J Exp Biol. 1998 Apr;201(Pt 8):1043-50. Review. PubMed PMID: 9510518.
Lighton JR. Respiratory biology: they would be giants. Curr Biol. 2007 Nov 20;17(22):R969-71. PubMed PMID: 18029253.
Harrison JF, Kaiser A, VandenBrooks JM. Atmospheric oxygen level and the evolution of insect body size. Proc Biol Sci. 2010 Jul 7;277(1690):1937-46. Epub 2010 Mar 10. Review. PubMed PMID: 20219733; PubMed Central PMCID: PMC2880098.
Kirkton SD. Effects of insect body size on tracheal structure and function. Adv Exp Med Biol. 2007;618:221-8. Review. PubMed PMID: 18269200.
Klok CJ, Harrison JF. Atmospheric hypoxia limits selection for large body size in insects. PLoS One. 2009;4(1):e3876. Epub 2009 Jan 7. PubMed PMID: 19127286; PubMed Central PMCID: PMC2606028.
Kaiser A, Klok CJ, Socha JJ, Lee WK, Quinlan MC, Harrison JF. Increase in tracheal investment with beetle size supports hypothesis of oxygen limitation on insect gigantism. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Aug 7;104(32):13198-203. Epub 2007 Jul 31. PubMed PMID: 17666530; PubMed Central PMCID: PMC1941816.
DR JEREMY BURGESS/SCIENCE PHOTO LIBRARY
RICHARD BIZLEY/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Grande Abraço,
Rodrigo