Bloeddorstige kakkerlakken plannen om mensen te vernietigen! Wetenschappers gebruiken fossiel DNA om gigantische mensenetende mieren te bouwen! Supergrote buitenaardse vliegen vallen de aarde binnen!
Is dit een fantastische krantenkop, of zouden we vandaag de dag reuzeninsecten kunnen zien? Het is niet waarschijnlijk, maar jarenlang hebben films deze mythische beelden gebruikt om miljoenen mensen bang te maken en te vermaken. Deze enorme insecten, afgebeeld in slechte B-films, bestaan meestal in het rijk van de science fiction. Maar insecten van reusachtige afmetingen bestonden 300 miljoen jaar geleden echt. Ze waren niet zo groot als kiepwagens, maar sommige waren vele malen groter dan die van hun moderne verwanten. Hoe weten we dat?
Fossielen leveren het bewijs. Wetenschappers weten dat er in het Paleozoïcum (245-570 miljoen jaar geleden) libellen leefden met een spanwijdte zo groot als die van een havik, en kakkerlakken die zo groot waren dat ze huiskatten konden verslaan. In diezelfde tijd scharrelden mammoetmuggen, langer dan een mensenbeen, over de prehistorische bodem. Honderden verschillende reusachtige soorten ontwikkelden zich in het late Paleozoïcum. Dit gebeurde allemaal net toen de eerste dinosaurussen verschenen. Kort daarna verdwenen de reuzeninsecten.
300 miljoen jaar geleden hadden insecten die vergelijkbaar zijn met de hedendaagse libel een spanwijdte tot 65 centimeter (cm). Meganeura, een geslacht dat verwant is aan de hedendaagse libellen, had een spanwijdte zo groot als de spanwijdte van een scherpschoothavik die we vandaag de dag zien vliegen. Ter vergelijking: de grootste libel van vandaag leeft in Costa Rica en heeft een spanwijdte van 19 centimeter (cm).
Mysterie van de Verdwenen Insecten
De reuzeninsecten uit de oudheid fascineren Jon Harrison. Hij is fysioloog en hoogleraar biologie aan de Arizona State University. Harrison wil weten waarom reuzeninsecten zijn geëvolueerd, en waarom ze zijn verdwenen. Het antwoord kan liggen in hoe insecten ademen. Harrison en zijn laboratorium zijn bezig te bestuderen hoe de ademhaling van moderne insecten hun lichaamsgrootte beïnvloedt. Ze hebben ontdekt dat, door de manier waarop insecten zijn gebouwd, een hoger zuurstofgehalte meestal grotere insecten betekent!
Diep ademhalen
Vóór de dinosauriërs heersten reuzeninsecten meer dan 300 miljoen jaar geleden over de wereld. Klik op de afbeelding voor een grotere weergave.
Uit recente geologische ontdekkingen blijkt dat er tijdens het Paleozoïcum sprake was van een “puls” in de concentratie van zuurstof in het milieu. Met andere woorden, 300 miljoen jaar geleden was er veel meer zuurstof in de atmosfeer dan nu. In deze periode bereikte de zuurstofconcentratie in de lucht 35 procent, bijna het dubbele van het huidige niveau van 21 procent.
Het is interessant dat de stijging en daling van de atmosferische zuurstof ook samenviel met de evolutie en het uitsterven van reuzeninsecten. Harrison en andere biologen denken dat dit meer was dan toeval. Zij stellen dat hoge zuurstofniveaus het bestaan van reuzensoorten kunnen verklaren. Het uitsterven van gevleugelde monsters en reusachtige kevers na 100 miljoen jaar kan ook het gevolg zijn van een daling van het zuurstofgehalte in diezelfde periode.
What Else Could Explain the Missing Giants?
Wetenschappers overwegen vaak meerdere verklaringen voor een raadselachtige waarneming zoals supergrote insecten. Harrison wijst erop dat er weliswaar goede aanwijzingen zijn voor de hypothese dat een prehistorische zuurstofpuls de evolutie van reuzeninsecten heeft veroorzaakt, maar dat er geen direct bewijs is. Er zijn geen levende reuzeninsecten, of fossielen van hun tracheeën. Als gevolg daarvan zijn biologen gedwongen om het op één na beste te bestuderen: verwante insecten die vandaag nog leven en kruipen en vliegen. Een overtuigende test van de zuurstofimpulshypothese zal afhangen van bewijsmateriaal uit studies over veel van deze insecten.
Wetenschappers hebben fossiele vondsten gedaan van reuzeninsecten die verwant zijn aan libellen. Dit is een afgietsel van een fossiele Meganeuridae. Dit insectengeslacht leefde 300 miljoen jaar geleden en kon een spanwijdte tot 2 meter hebben. De afbeelding rechtsboven heeft de grootte van een hedendaagse libel. Klik om groter te bekijken.
Dit kost tijd. Harrison en zijn studenten leveren een bijdrage aan deze inspanning. “Ons werk is belangrijk omdat het het eerste onderzoek is waarvan ik weet dat het deze hypothese experimenteel test,” zegt hij. Maar tot hij en anderen de nodige gegevens produceren, verplicht Harrisons goede wetenschappelijke verstand hem om andere mogelijke verklaringen in overweging te nemen. “Er is veel ‘gigantisme uitgestorven’ bij andere groepen,” legt hij uit. Bekende voorbeelden zijn de dinosauriërs en de olifantachtige mastodonten uit het Pleistoceen. Bij deze groepen is de evolutie niet in verband gebracht met het zuurstofgehalte in de atmosfeer, legt Harrison uit. “Uiteraard zijn er andere milieu- of ecologische redenen voor gigantisme en uitgestorven gigantisme,” voegt hij eraan toe.
Paleozoïsche insecten waren misschien in staat om andere mechanismen te gebruiken, zoals ademhalingspompen, om de luchtstroom in hun luchtpijpen te vergroten. Als dat zo is, kunnen reuzensoorten hun vermogen om te ademen hebben gemaximaliseerd, zelfs in omgevingen met weinig zuurstof. Ecologische factoren zouden ook het patroon van prehistorisch gigantisme kunnen verklaren. Zo zijn sommige insectenbiologen voorstander van het idee dat reuzeninsecten uit het Paleozoïcum succesvol waren omdat ze minder kans liepen om te worden opgegeten. Hun massieve lichamen zouden hen tot sterkere strijders hebben kunnen maken, of hen te groot hebben gemaakt om als een haalbare prooi te worden beschouwd. Een andere mogelijke verklaring is dat de toename in ecologische diversiteit de mogelijkheden voor insecten om te kiezen uit verschillende lichaamsgroottes heeft gediversifieerd. Reus zijn was slechts één van de alternatieven.
Dit verhaal is oorspronkelijk gepubliceerd in ASU Research Magazine – Herfstnummer 1991. Sommige inhoud is bijgewerkt en extra afbeeldingen zijn ontwikkeld voor Ask A Biologist. Meganeuridae fossiel afbeelding van Wikimedia.