Почему насекомые не с человека ростом?

Режиссер Эдгар Райт на днях объявил о своих планах снять фильм, главным героем которого станет Человек-муравей, способный уменьшаться до размеров насекомого. В комиксах, по мотивам которых будет поставлен фильм, фигурируют также и муравьи размером с людей. А может ли такое быть на самом деле? Своими соображениями по этому поводу делятся ученые.

Если вкратце, то исследователи не могут дать определенного ответа на этот вопрос, хотя существует ряд гипотез, объясняющих, почему муравьи и другие насекомые имеют именно такой размер. Первая гипотеза, поясняет физиолог Джон Харрисон из Университета Аризоны, заключается в том, что экзоскелет насекомых просто не потянет увеличения в несколько сотен раз. Чтобы соответствовать размеру тела своего хозяина, экзоскелету придется стать нереально толстым.

Харрисон принимает эту теорию как установленный факт, хотя признает, что экспериментальных доказательств в поддержку этой идеи маловато. Единственное исследование по этому вопросу показало, что у крупных членистоногих не бывает толстых экзоскелетов.

Из-за жесткости этих экзоскелетов насекомым по мере роста приходится линять, сбрасывая старые «доспехи» и наращивая новые. Это также накладывает свои ограничения на размеры: крупный жук, да еще и без «упаковки», с гораздо большей долей вероятности привлечет хищников, чем его мелкий собрат. «Чем больше становишься, тем ты уязвимее», — комментирует Харрисон. Эту точку зрения доказывает и тот факт, что древние мухи заметно усыхали в размерах по мере эволюции птиц: мелким насекомым было проще уклоняться от голодных пернатых.

Есть и еще один нюанс: у насекомых система кровообращения открытая, то есть кровь и биологические жидкости не текут по сосудам, как это происходит у большинства позвоночных. При крупных габаритах система кровообращения не смогла бы нормально работать из-за силы тяжести, тянущей кровь вниз и не дающей ей нормально циркулировать.

Но самая правдоподобная гипотеза, которую, к слову, Харрисон изучил лучше всего, касается роли кислорода в жизни насекомых. Дышат они через трахею, систему крошечных трубочек, которые пассивно переносят кислород из воздуха в клетки тела. Если насекомые достигнут большого размера, их потребность в кислороде возрастет настолько, что объема трахеи окажется недостаточно.

В поддержку этой теории говорит тот факт, что около 300 миллионов лет назад многие насекомые были гораздо крупнее, чем их современные потомки. Стрекозы размером с ястреба и размахом крыльев почти в два метра были не редкостью, как и муравьи размером с колибри. А содержание кислорода в атмосфере в то время составляло 35 процентов (сейчас 21 процент).

Исследования Харрисона показали, что насекомые, растущие в условиях нехватки кислорода, достигают меньших размеров, чем их собратья, живущие на вольном выпасе. При этом всего за одно поколение насекомые могут вырасти на 20 процентов, если будут получать больше кислорода.

Большим насекомым требуется трахея большего объема. Харрисон говорит, что для других органов в таком случае места бы попросту не осталось — все тело жука ростом с человека должно будет состоять только из трахеи.

Тем не менее, ученые до сих пор не понимают, почему насекомые имеют столь скромные размеры. Если рассматривать эту тему более широко, то как работает механизм регулирования размеров. Вопросов тут больше, чем ответов, однако существование муравьев размером с него самого Харрисон не считает фантастикой: «Не могу сказать, что такое невозможно», — заявляет ученый.