Insekten gibt es seit fast 480 Millionen Jahren, was ihnen viel Zeit gibt, auf der gesamten Oberfläche unseres Planeten zu kriechen, zu krabbeln, zu graben und zu flattern.
Nun ja, fast überall. Überraschenderweise leben nur wenige Arten in den Ozeanen, und Wissenschaftler versuchen herauszufinden, warum das so ist.
Ein Forschungsteam aus den USA und Japan hat dazu kürzlich eine interessante Hypothese aufgestellt und behauptet, eine einfache Erklärung für eine seit langem bestehende Frage gefunden zu haben.
Sie schlagen vor, dass ein einzigartiges Enzym namens Multikupferoxidase -2 (MCO2), das Insekten hilft, ihre Hüllen zu härten, der Grund dafür ist, dass sie in Meeresumgebungen selten sind, an Land aber gut gedeihen.
Der Biologe Tsunaki Asano von der Tokyo Metropolitan University, der das Team leitete, hat zuvor gezeigt, dass Insekten einen speziellen Mechanismus entwickelt haben, um ihre harte äußere Schicht zu härten, der molekularen Sauerstoff und MCO2 nutzt.
Jetzt erklären Asano und Kollegen in einem veröffentlichten Bericht, wie dies die verschiedenen Lebewesen in den Ozeanen benachteiligt, ihnen aber dabei hilft, daraus zu gedeihen. Es kommt im Wesentlichen auf die Fülle an Chemikalien in jeder Umgebung und darauf an, wie leicht die Exoskelette von Insekten sind.
„Das Auftauchen von Insekten ist ein wichtiges Ereignis in der Entwicklung des Lebens auf der Erde“, schreibt das Team, und unterstreicht eine wichtige adaptive Expansion lebender Organismen in ein neues, terrestrisches Ökosystem.“
Insekten zählen zu den erfolgreichsten Lebewesen unseres Planeten und stellen die größte Gruppe im Stamm der Arthropoda dar, der die größte Biomasse aller Landtiere ausmacht. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts des Lebens auf der Erde.
Jüngste Erkenntnisse der molekularen Phylogenetik haben gezeigt, dass Insekten und Krebstiere (die hauptsächlich in Ozeanen leben) zur gleichen Gruppe namens Pancrustacea gehören.
Obwohl sich die Insekten von ihren Vorfahren, den Krustentieren, unterschieden und einen Lebensstil an Land entwickelten, haben beide immer noch Exoskelette aus Wachs und eine robuste Kutikula aus Kohlenhydraten namens Chitin.
Während Krebstiere jedoch hauptsächlich Kalzium aus Meerwasser nutzen, um ihre Nagelhaut zu Panzern zu verhärten, nutzen Insekten molekularen Sauerstoff, um ihre Nagelhaut durch die Vermittlung von MCO2 in haltbare Hüllen für ihre Organe umzuwandeln.
Asano und Kollegen argumentieren, dass der Sauerstoff in der Luft den Boden für Insekten viel attraktiver macht. Das Meer ist heute ein rauer Ort für sie, weil es nicht genug Sauerstoff gibt, ganz zu schweigen davon, dass es bereits viele besser angepasste Arten beherbergt und ernährt.
Zum Vorteil der Insekten wird ihre Nagelhaut durch den MCO2-Weg härter und trockener, wodurch ein Biomaterial entsteht, das schützend ist und gleichzeitig mehr oder weniger federleicht bleibt. Dies ist ein auffälliger Unterschied zu Krebstieren, deren Schalen aufgrund eines direkten Verhältnisses zwischen Schalendichte und Verkalkungsgrad viel dichter sind, was sich nicht gut für ein Leben in der Luft eignet.
Insekten haben möglicherweise dank der Wirkung von MCO2 die Fähigkeit entwickelt, auf Pflanzen zu klettern, zu gleiten und schließlich zu fliegen, was es ihnen ermöglicht, sich leichter zu bewegen und zuvor unbesetzte ökologische Nischen zu füllen.
Das Team glaubt, dass MCO2 möglicherweise das ist, was Insekten einzigartig macht; Wie sie in ihrer Arbeit sagen : „Kein MCO2, keine Insekten.“
Asano und sein Team erklären die Insektenspezifität weiter und weisen darauf hin, dass andere Arthropoden, darunter die nächsten Verwandten von Insekten, die Hexapoden, die keine Insekten sind, wie Springschwänze und zweizackige Borstenschwänze, keine Gene für MCO2 besitzen.
Die Forscher weisen darauf hin, dass Insekten nicht die einzigen Arthropoden sind, die sich an das Leben auf festem Boden angepasst haben. Daher ist MCO2 keine notwendige Voraussetzung für den erfolgreichen Auszug aus Ihrem Meeresquartier und die Errichtung eines Hauses an Land.
Aber die einzigartige Art und Weise, wie die Nagelhaut von Insekten hergestellt wird, liefert viele Informationen darüber, wie gut sie sich entwickelt haben, um in der Landumgebung zu leben.
„Wenn Insekten das MCO2-vermittelte System nicht erworben hätten, wären die Evolution und der Erfolg der Insekten möglicherweise deutlich anders verlaufen als das, was wir derzeit beobachten“, kommt das Team zu dem Schluss.
Wir hoffen auf weitere Diskussionen über die Evolution und Terrestrialisierung von Insekten, die auf diesem Standpunkt basieren.
Die Rezension wurde in Physiological Entomology veröffentlicht.