Почему насекомые такие маленькие?

Режиссер Эдгар Райт (Edgar Wright), известный по картине «Зомби по имени Шон» («Shaun of the Dead»), объявил на этой неделе, что снимет фильм о Человеке-Муравье. Его супергерой из комиксов может уменьшаться до размеров муравья и телепатически общаться со своими насекомыми собратьями, о чем сообщает информационный сайт Grantland.

Но если фильм снимается на основе комикса, то муравьи там должны быть такие же большие, как люди. А это приводит нас к следующей мысли: почему насекомые такие маленькие?

Короткий ответ таков: ученые не знают. Хотя существует несколько гипотез о том, почему насекомые и прочие членистоногие не вырастают побольше, говорит Джон Харрисон (Jon Harrison), работающий в университете штата Аризона в Темпе и занимающийся физиологией насекомых.

Первая гипотеза заключается в том, что наружный скелет насекомых недостаточно прочен, чтобы они могли вырасти и стать больше. При его укреплении насекомые станут невообразимо толстыми. Харрисон познакомился с этой теорией как с установленным фактом во время учебы. Однако, говорит он, экспериментальных подтверждений этой идеи очень мало. Единственное исследование по данному вопросу позволило сделать вывод о том, что у членистоногих большего размера наружный скелет - ничуть не толще. «Так что прямого подтверждения этой гипотезы нет», - говорит ученый.

Слишком вкусные

Поскольку наружный скелет у насекомых твердый, им приходится в процессе роста линять, сбрасывая старую кожу и одеваясь в новую. Ученые предполагают, что в такой момент насекомые ничем не защищены и крайне уязвимы, а это накладывает определенные ограничения на их размеры. Более крупные животные, особенно не имеющие защитного панциря, могут стать вкусной и весьма привлекательной пищей для хищников. «Чем больше ты становишься, тем больше у тебя появляется вкусных внутренностей и мяса», - говорит Харрисон.

Есть и другая теория: становясь крупнее, ты превращаешься в более привлекательную еду - вне зависимости от того, линяешь или нет. В ходе одного исследования выяснилось, что древние мухи с появлением птиц уменьшились в размерах. А это говорит о том, что тварям поменьше лучше удается ускользать от голодных хищников и передавать свои гены по наследству.

Есть еще одна гипотеза. У насекомых - открытая кровеносная и циркуляционная система, и их кровь с другими телесными жидкостями не закупорена внутри сосудов, как у большинства позвоночных. Поэтому в крупном теле циркуляция крови будет затруднена из-за земного притяжения, которое тянет ее вниз.

Недостаток кислорода

Пожалуй, самая правдоподобная гипотеза, которую активно и тщательно исследует Харрисон, связана с ролью кислорода в организме насекомых. Насекомые «дышат» через крошечные трубки - трахеи. Эти трубки пассивно подают кислород из атмосферы в клетки организма насекомых. Когда насекомое достигает определенного размера, ему нужно больше кислорода, чем может пройти через трахею.

Эту теорию подтверждает тот факт, что около 300 миллионов лет назад многие насекомые были значительно крупнее, чем сегодня. Так, существовали стрекозы размером с ястребов и с размахом крыла около 1,8 метра, а также муравьи размером с колибри. В то время концентрация  кислорода в атмосфере составляла 35 процентов, тогда как сегодня она равна 21 проценту.

Харрисон в своей работе показал, что почти все насекомые уменьшаются в размерах, если их разводить в среде с меньшим содержанием кислорода. А получая больше кислорода, многие из них становятся крупнее. Некоторые виды за одно поколение могут вырасти на 20 процентов, если им давать больше кислорода, говорит ученый.

Крупным насекомым также нужно больше трахейных трубок. «Если экстраполировать это на гораздо более крупное насекомое, то у него не останется ничего, кроме трахеи», - считает Харрисон. А ведь ему нужно место и для других органов, мышц и так далее.

Но все это не доказано, и ученые не понимают точно, почему насекомые не становятся больше. Если говорить в более широком смысле, им непонятны биологические основы управления размерами тела. Вопросов - намного больше, чем ответов, говорит Харрисон.

Ладно, а как насчет муравьев размером с человека? «Я не готов утверждать, что это невозможно», - отвечает он.

Оригинал публикации: Why Aren't Insects Human-Size?