Las libélulas gigantes de la antigua Tierra con envergaduras de hasta 70 centímetros 28 pulgadas generalmente se atribuyen a niveles atmosféricos de oxígeno más altos en la atmósfera en el pasado. Nuevos experimentos para criar insectos modernos en diversas atmósferas enriquecidas con oxígeno han confirmado que las libélulascrecer con más oxígeno o hiperoxia.
Sin embargo, no todos los insectos eran más grandes cuando el oxígeno era más alto en el pasado. Por ejemplo, las cucarachas más grandes se mueven hoy en día. La pregunta es cómo y por qué los diferentes grupos responden a los cambios en el oxígeno atmosférico.
Los secretos de por qué ocurrieron estos cambios pueden estar en los tubos traqueales huecos que los insectos usan para respirar. Controlar mejor esos cambios en los insectos modernos podría hacer posible el uso de insectos fosilizados como sustitutos de los niveles de oxígeno antiguos.
"Nuestro principal interés es cómo los niveles de paleo-oxígeno habrían influido en la evolución de los insectos", dijo John VandenBrooks de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe. Para ello, decidieron observar la plasticidad de los insectos modernos criados en diferentes concentraciones de oxígeno.El equipo crió cucarachas, libélulas, saltamontes, gusanos de la harina, escarabajos y otros insectos en atmósferas que contenían diferentes cantidades de oxígeno para ver si había algún efecto.
Un resultado fue que las libélulas crecieron más rápido y se convirtieron en adultos más grandes en la hiperoxia. Sin embargo, las cucarachas crecieron más lentamente y no se volvieron adultos más grandes. En total, diez de los doce tipos de insectos estudiados disminuyeron de tamaño en atmósferas con menos oxígeno.respuestas cuando se colocaron en una atmósfera enriquecida con oxígeno. VandenBrooks presentará los resultados del trabajo el 1 de noviembre en la reunión anual de la Sociedad Geológica de América en Denver.
"Las libélulas fueron los insectos más difíciles de criar", dijo VandenBrooks porque, entre otras cosas, no existe el alimento para libélulas. De jóvenes necesitan cazar presas vivas y, de hecho, los estudiantes de pregrado Elyse Muñoz y MichaelWeed, que trabaja con el Dr. VandenBrooks, tuvo que recurrir a la alimentación manual de las libélulas todos los días.
"Las libélulas son notoriamente difíciles de criar", dijo VandenBrooks. "Somos uno de los únicos grupos que las crió con éxito hasta la edad adulta en condiciones de laboratorio".
Una vez que resolvieron eso, sin embargo, criaron tres conjuntos de 75 libélulas en atmósferas que contenían 12 por ciento el oxígeno más bajo ha sido en el pasado, 21 por ciento como la atmósfera de la Tierra moderna y 31 por ciento de oxígeno el oxígeno más alto.ha sido.
Las cucarachas, como sabe cualquiera que las haya combatido en casa, son mucho más fáciles de criar. Eso permitió a los investigadores criar siete grupos de 100 cucarachas en siete atmósferas diferentes que van desde el 12 por ciento al 40 por ciento de oxígeno imitando el rango de paleo-oxígenoLas cucarachas tardaron aproximadamente el doble en desarrollarse en niveles altos de oxígeno.
"Es exactamente lo contrario de lo que esperábamos", dijo VandenBrooks. Una posibilidad es que las cucarachas criadas hiperóxicas permanezcan en su etapa larvaria más tiempo, tal vez esperando a que su entorno cambie a un nivel de oxígeno más bajo, tal vez menos estresante.
Este sorprendente resultado llevó a los investigadores a observar más de cerca el aparato respiratorio de las cucarachas: sus tubos traqueales. Estos son esencialmente tubos huecos en el cuerpo de un insecto que permiten que el oxígeno gaseoso ingrese directamente en los tejidos del insecto.
VandenBrooks y su equipo llevaron a sus cucarachas criadas hiperóxicas a la instalación de imágenes de sincrontrón de rayos X de Argonne National Lab para observar más de cerca los tubos traqueales. El sincrontrón de rayos X es particularmente bueno para resolver los bordes donde se encuentran cosas de diferentes fases -- como sólidos sobre líquidos o gas sobre sólidos. Eso es exactamente lo que es el interior de un tubo traqueal.
Lo que encontraron fue que los tubos traqueales de las cucarachas criadas hiperóxicas eran más pequeños que los de las atmósferas con menos oxígeno. Esa disminución en el tamaño del tubo sin un aumento en el tamaño general del cuerpo permitiría a las cucarachas invertir más en los tejidos utilizados para otras actividades vitales.funciones distintas de la respiración, como comer o reproducirse. Las cucarachas criadas en hipoxia bajo nivel de oxígeno tendrían que compensar su inversión en estos otros tejidos para poder respirar.
El siguiente paso, dijo VandenBrooks, será observar de cerca los tubos traqueales de los insectos fosilizados en ámbar para ver qué podrían decir acerca de los niveles de oxígeno en varios momentos en el pasado. Estos posiblemente podrían servir como un sustituto del paleooxígenoniveles.
"Ha habido muchas hipótesis sobre el impacto del oxígeno en la evolución de los animales, pero nadie las ha probado realmente", dijo VandenBrooks. "Por lo tanto, hemos utilizado un enfoque doble: 1 estudiar los insectos modernos en diferentes niveles de oxígenoniveles y 2 estudiar insectos fósiles y comprender los cambios en el pasado a la luz de estos resultados. "
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