Insecten bestaan al bijna 480 miljoen jaar, waardoor ze genoeg tijd hebben om over het oppervlak van onze planeet te kruipen, kruipen, graven en fladderen.
Nou ja, bijna overal. Er leven verrassend weinig soorten in de oceanen en wetenschappers proberen te begrijpen waarom.
Een onderzoeksteam uit de VS en Japan kwam hiervoor onlangs met een interessante hypothese en beweerde een “simpele verklaring voor een al lang bestaande vraag” te hebben ontdekt.
Ze suggereren dat een uniek enzym die insecten helpt hun schelpen te verharden, genaamd polykoperoxidase-2 (MCO2), daarom zijn ze zeldzaam in mariene omgevingen, maar presteren ze goed op het land.
Bioloog Tsunaki Asano van de Tokyo Metropolitan University, die het team leidde, heeft eerder aangetoond dat insecten een speciaal mechanisme hebben ontwikkeld om hun harde buitenste laag te verharden die gebruikmaakt van moleculaire zuurstof en MCO2.
Nu leggen Asano en collega’s in een gepubliceerde recensie uit hoe dit verschillende wezens in de oceanen benadeelt, maar hen helpt om daarbuiten te gedijen. Het is voornamelijk te wijten aan de overvloed aan chemicaliën in elke omgeving en hoe licht exoskeletten van insecten zijn.
“De opkomst van insecten is een belangrijke gebeurtenis in de evolutie van het leven op aarde”, schrijft het team, “en benadrukt een belangrijke adaptieve uitbreiding van levende organismen naar een nieuw, terrestrisch ecosysteem.”
Enkele van de meest succesvolle wezens op de planeet, insecten zijn de grootste groep in het geslacht Arthropoda, dat de meeste biomassa van alle landdieren bijdraagt. Ze spelen een cruciale rol bij het in stand houden van het evenwicht van het leven op aarde.
Recente inzichten uit de moleculaire fylogenetica hebben onthuld dat insecten en schaaldieren (die voornamelijk in oceanen leven) tot dezelfde stam behoren, genaamd Pancrustacea.
Hoewel insecten afweken van hun voorouders van schaaldieren en een levensstijl op het land ontwikkelden, hebben beide dat nog steeds exoskeletten van was en een hard de koolhydraat-cuticula genaamd chitine.
Deze epidermis is een beschermende laag die het oppervlak van het lichaam bedekt, vocht binnenhoudt en ziektekiemen buiten houdt, vergelijkbaar met onze huid. Het is meer dan een mooie behuizing, het beschermt het lichaam ook tegen mechanische krachten van buitenaf en helpt de vorm en mobiliteit van het lichaam te behouden door als een externe steiger te fungeren.
Terwijl schaaldieren voornamelijk calcium uit zeewater gebruiken om hun nagelriemen tot schelpen te verharden, gebruiken insecten moleculaire zuurstof om hun nagelriemen om te zetten in duurzame omhulsels voor hun organen, gemedieerd door MCO2.
Asano en zijn collega’s stellen dat de aanwezigheid van zuurstof in de lucht de aarde veel aantrekkelijker maakt voor insecten. De zee is nu een harde plek voor hen omdat er niet genoeg zuurstof is, om nog maar te zwijgen van het feit dat het al veel beter aangepaste soorten herbergt en voedt.
In het voordeel van de insecten wordt hun huid harder en droger gemaakt via de MCO2-route, waardoor een biomateriaal ontstaat dat beschermend is en min of meer vederlicht blijft. Dit is een opvallend verschil met schaaldieren, waarvan de schelpen veel dichter zijn vanwege de directe verhouding tussen de dichtheid van de schelpen en de mate van verkalking, die zich niet lenen voor een leven in de lucht.
Insecten hebben mogelijk het vermogen ontwikkeld om in planten te klimmen, te glijden en uiteindelijk te vliegen dankzij de werking van MCO2, waardoor ze gemakkelijker kunnen bewegen en voorheen ongeschikte ecologische niches kunnen vullen.
Het team is van mening dat MCO2 mogelijk is wat insecten uniek maakt. zoals ze in hun krant zeggen: “geen MCO2, geen insecten.”
Om de specificiteit van insecten verder uit te leggen, wijzen Asano en team erop dat: “andere geleedpotigen, inclusief de naaste verwanten van de insecten, de niet-insecten hexapoden, zoals springstaarten en tweesnijdende haren, geen genen hebben voor MCO2.”
De onderzoekers merken op dat insecten niet de enige geleedpotigen zijn die zich hebben aangepast aan het leven op het land, dus MCO2 is geen vereiste om met succes uit de oceaan weg te trekken en een thuis op het droge te maken.
Maar de unieke manier waarop de nagelriemen van insecten worden gemaakt, geeft veel informatie over hoe goed ze zijn geëvolueerd om de terrestrische omgeving te bewonen.
“Als insecten het door MCO2 gemedieerde systeem niet hadden verworven, zou de evolutie en het succes van insecten mogelijk aanzienlijk verschillen van wat we vandaag waarnemen”, concludeert het team.
“We kijken uit naar verdere discussies over de evolutie van insecten en terrestrialisatie op basis van deze visie.”
De review is gepubliceerd op Fysiologische entomologie.
