การศึกษาใหม่ท้าทายทฤษฎีแมลงยักษ์ยุคดึกดำบรรพ์

ประมาณ 350 ล้านปีก่อน ตัวตั๊กแตงมีปีกกว้างถึง 27 นิ้ว (70 เซนติเมตร) นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่าปริมาณออกซิเจนในอากาศสูงทำให้พวกมันบินได้ แต่ การศึกษาใหม่ท้าทายทฤษฎีแมลงยักษ์ยุคดึกดำบรรพ์ นี้กำลังทำให้ทุกอย่างเปลี่ยนไป!

การศึกษาใหม่ท้าทายทฤษฎีแมลงยักษ์ยุคดึกดำบรรพ์

ปี 1995 มี論文ในวารสาร Nature เสนอสมมติฐานว่าปริมาณออกซิเจนสูงในชั้นบรรยากาศทำให้แมลงตัวใหญ่ได้ ทฤษฎีนี้เป็นที่ยอมรับมานาน 30 ปี จนกระทั่งทีมนักวิจัยนานาชาติเผยแพร่論文ใหม่ใน Nature อีกครั้ง พวกเขาพบหลักฐานชัดเจนว่า กล้ามเนื้อบินของแมลงไม่ได้ถูกจำกัดโดยระดับออกซิเจนในอากาศ การศึกษานี้ที่เพิ่งตีพิมพ์เมื่อวาน อาจล้มทฤษฎีในตำราเรียนเรื่องแมลงยักษ์ยุคโบราณ ทำให้คำถามเรื่องขนาดตัวของพวกมันกลับมาเป็นปริศนาอีกครั้ง

ถ้าการศึกษานี้ถูกต้อง นักวิจัยเขียนในบทความสำหรับ The Conversation ว่า “ไม่มีเหตุผลทางสรีรวิทยาที่จะทำให้ griffinflies (ตั๊กแตงยักษ์) บินไม่ได้ในบรรยากาศปัจจุบัน” แต่ทำไมพวกมันถึงไม่มีในวันนี้ล่ะ?

ทฤษฎีออกซิเจนกับวิวัฒนาการชีวิตซับซ้อน

ทฤษฎีที่ยอมรับกันกว้างขวางคือ ออกซิเจนช่วยให้วิวัฒนาการของชีวิตซับซ้อนเกิดขึ้น นักวิจัยจึงสงสัยว่าระดับออกซิเจนที่เปลี่ยนแปลงตลอดประวัติศาสตร์โลก จะจำกัดขนาดตัวของสัตว์แต่ละชนิดได้หรือไม่

ตลอดศตวรรษที่ 20 พบฟอสซิลแมลงยักษ์มากมาย เช่น griffinfly ที่มีปีกกว้างมหาศาล มันมีชีวิตอยู่ในยุคที่ออกซิเจนในอากาศสูงกว่าปัจจุบัน 9% ทำให้ดูสมเหตุสมผลที่เชื่อว่าทั้งสองอย่างเชื่อมโยงกัน เพราะแมลงยักษ์เหล่านี้ “ต้องการออกซิเจนสูงเพื่อเผาผลาญพลังงานในการบินอย่างรวดเร็ว” การบินต้องต่อต้านแรงโน้มถ่วง และการใช้ออกซิเจนเพิ่มขึ้นตามน้ำหนัก

แต่ทีมวิจัยตั้งคำถามว่า แมลงจะผลิตออกซิเจนให้ตัวเองได้ไหม ด้วยระบบทางเดินหายใจแบบ tracheae ที่เป็นเอกลักษณ์ คล้ายต้นไม้ ส่งออกซิเจนผ่านท่อ tracheoles ไปยังกล้ามเนื้อบิน การวิจัยก่อนหน้าบอกว่าระบบนี้ “ถ่ายทอดทางพันธุกรรมและยืดหยุ่นสูง”

ผลการทดลองจาก 44 ชนิดแมลง

ทีมค้นพบสมมติฐานนี้ระหว่างศึกษากล้ามเนื้อบินของตั๊กแตง พบว่า tracheoles ใช้พื้นที่แค่ 1% ของกล้ามเนื้อเท่านั้น จากนั้นวัด 44 ชนิดแมลงบิน ต่างขนาด ด้วยภาพจุลทรรศน์ 1,320 ภาพ ใน 5 ปี

ผลคือ แมลงบินส่วนใหญ่ลงทุน tracheoles น้อยมาก เมื่อเทียบกับอวัยวะคล้ายกันในนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ใช้พื้นที่ 10 เท่า Roger Seymour ผู้เขียนอาวุโสจากมหาวิทยาลัย Adelaide กล่าวว่า “แสดงให้เห็นว่ามีช่องว่างมากที่จะเพิ่ม tracheoles โดยไม่ทำให้กล้ามเนื้ออ่อนแอ”

“สรุปคือ ขนาดตัวของแมลงบินไม่เคยถูกจำกัดโดยโครงสร้างหรือการทำงานของระบบ tracheae” ถ้าถูกต้อง griffinfly สามารถอยู่รอดในอากาศปัจจุบันได้ โดยเพิ่ม tracheoles เพื่อชดเชยออกซิเจนต่ำ

แต่ทฤษฎีออกซิเจนยังไม่ตาย อาจมีปัจจัยสรีรวิทยาอื่นที่ถูกจำกัด แต่ผลชี้ว่านักวิจัยควรหาเหตุผลอื่น เช่น สัตว์ใหญ่สูญพันธุ์ง่ายกว่า 300 ล้านปีก่อน griffinfly ไม่มีนักล่าอย่างนกหรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

• griffinfly ปีกกว้าง 70 ซม.
• ออกซิเจนสูง 9% ในยุคนั้น
• tracheoles แค่ 1% ของกล้ามเนื้อ
• ขนาดแมลงไม่ถูกจำกัดโดยออกซิเจน

แมลงยักษ์เหล่านี้อาจหายไป แต่เผยให้เห็นความยืดหยุ่นของชีววิทยาแมลง ถ้าคุณสนใจวิทยาศาสตร์โบราณ ลองติดตามการศึกษาต่อไป หรือแชร์ความคิดเห็นในคอมเมนต์ว่าคิดว่าทำไมพวกมันถึงตัวใหญ่ขนาดนั้น!

ที่มา – Study Challenges Popular Theory on Why Primordial Bugs Were So Darn Huge