کشف دلیل جالب زندگی حشرات در خشکی

حشرات نزدیک به ۴۸۰ میلیون سال است که وجود دارند و به طور شگفت‌انگیزی تعداد کمی از گونه‌ها در اقیانوس‌ها زندگی می‌کنند. دانشمندان سال‌ها در تلاش بوده‌اند تا دریابند چرا چنین است. اخیرا یک تیم تحقیقاتی از ایالات متحده و ژاپن به یک فرضیه جالب برای این موضوع دست یافته‌اند و ادعا می‌کنند که توضیح ساده‌ای برای این سوال قدیمی کشف کرده‌اند.

آن‌ها می‌گویند یک آنزیم منحصر به فرد به نام اکسیداز مولتی مس ۲ (MCO۲) که به حشرات کمک می‌کند تا پوشش خود را سخت کنند، دلیل ازدیاد آن‌ها در خشکی و حضور کمرنگشان در دریا است.

تسوناکی آسانو، زیست‌شناس از دانشگاه متروپولیتن توکیو، که رهبری این تیم را بر عهده داشت، قبلا نشان داده بود که حشرات مکانیسم خاصی برای سخت‌کردن لایه بیرونی خود ایجاد کرده‌اند که از اکسیژن مولکولی و MCO۲ استفاده می‌کند.

اکنون آسانو و همکارانش در یک تحقیق منتشرشده توضیح می‌دهند که چگونه این امر حشرات را در اقیانوس‌ها در مضیقه قرار می‌دهد. این تحقیق به فراوانی مواد شیمیایی در هر محیط و سبکی اسکلت بیرونی حشرات مربوط می‌شود.

ظهور حشرات یک رویداد مهم در تکامل حیات روی زمین است و نقش مهمی در حفظ تعادل حیات روی زمین دارند. نتایج اخیر از فیلوژنتیک مولکولی نشان داده است که حشرات و سخت‌پوستان (که بیشتر در اقیانوس‌ها زندگی می‌کنند) متعلق به یک کلاد یا تبارشاخه به نام «Pancrustacea» هستند.

اگرچه حشرات از اجداد سخت‌پوست خود فاصله گرفتند و در خشکی ساکن شدند، هر دو هنوز اسکلت بیرونی ساخته‌شده از موم و کوتیکول سختی از کربوهیدرات‌ها به نام کیتین دارند. این کوتیکول یک لایه محافظ است که سطح بدن را می‌پوشاند بی‌شباهت به پوست ما نیست. بیش از اینکه یک پوشش زیبا باشد، از بدن در برابر نیروهای خارجی محافظت و به حفظ شکل و تحرک بدن کمک و به عنوان یک داربست خارجی عمل می‌کند.

با این حال، در حالی که سخت‌پوستان عمدتا از کلسیم آب دریا برای سفت کردن کوتیکول‌های پوسته استفاده می‌کنند، حشرات از اکسیژن مولکولی برای تبدیل کوتیکول‌های خود به پوشش‌های بادوام برای اندام‌های خود از طریق MCO۲ استفاده می‌کنند.

سخت‌پوستان پوسته خود را با کلسیم سخت می‌کنند، در حالی که حشرات اسکلت بیرونی خود را با اکسیژن سخت می‌کنند و هر کدام با آنچه در زیستگاه هایشان فراوان است مطابقت دارند. آسانو و همکارانش استدلال می‌کنند که وجود اکسیژن در هوا باعث می‌شود خشکی برای حشرات بسیار جذاب‌تر شود. دریا اکنون برای آنها مکانی خشن است زیرا اکسیژن کافی وجود ندارد، با این حال ناگفته نماند که در حال حاضر بسیاری از گونه‌های سازگارتر را در خود جای داده است.

حشرات ممکن است به لطف عملکرد MCO۲ توانایی بالا رفتن از گیاهان، سر خوردن و در نهایت پرواز را پیدا کرده باشند که به آنها امکان می‌دهد راحت‌تر حرکت کنند و طاقچه‌های اکولوژیکی قبلا اشغال‌نشده را پر کنند.

این تیم فکر می‌کند که MCO۲ ممکن است چیزی باشد که حشرات را منحصر به فرد می‌کند. همان طور که آنها در مقاله خود می‌گویند، «بدون MCO۲، حشره‌ای نیست.»

روش منحصر به فرد ساخت کوتیکول حشرات، اطلاعات زیادی در مورد چگونگی تکامل آنها برای اقامت در محیط خشکی ارائه می‌دهد. مقاله در «Physiological Entomology» منتشر شده است.