Триста миллионов лет назад в небе порхали стрекозы с размахом крыльев ястреба, а по земле бегали тараканы размером с хороший башмак. Почти 30 лет в учебниках биологии писали, что такие монстры могли существовать только благодаря аномально высокому уровню кислорода в древней атмосфере. Но новое масштабное исследование, опубликованное в Nature, камня на камне не оставляет от этой догмы: дыхательная система насекомых с легкостью позволила бы им вырасти до пугающих размеров и при нынешнем составе воздуха.
В каменноугольном и пермском периодах Земля выглядела иначе. Экватор покрывали бескрайние болота, а в небе доминировали поистине жуткие создания. Самые известные из них — так называемые «griffinfly» (вымершие родственники стрекоз, например, Meganeuropsis permiana), чей размах крыльев достигал 70 сантиметров.
С 1980-х годов, когда геохимики научились реконструировать состав древней атмосферы, выяснилось: уровень кислорода тогда достигал внушительных 30–35% (против нынешних 21%). В 1995 году в журнале Nature вышла статья, которая связала эти два факта, породив красивую теорию, ставшую общепринятой.
В чем суть старой теории? В отличие от нас с вами, у насекомых нет легких, а их кровь (гемолимфа) не переносит кислород. Вместо этого они дышат через систему ветвящихся трубочек — трахей. Воздух попадает в них через отверстия по бокам тела, а затем эти трубочки ветвятся, как корни дерева, и заканчиваются микроскопическими «трахеолами». Они доставляют кислород напрямую к каждой клетке, в том числе к сверхпрожорливым летательным мышцам.
Газообмен там идет за счет пассивной диффузии. Ученые долгое время считали: если насекомое станет слишком большим, при современных 21% кислород просто не сможет «дотечь» по тончайшим трубкам до центра его тела. А значит, гиганты могли выживать только в перенасыщенном кислородом воздухе палеозоя, и вымерли, как только «кислородная вечеринка» закончилась. Звучит логично? Как оказалось, физика процесса работает иначе.
Международная команда биологов под руководством Эдварда Снеллинга (Университет Претории) и Джона Харрисона (Университет штата Аризона) решила проверить это «бутылочное горлышко» диффузии. В своей новой работе они поместили под мощные электронные микроскопы ткани 44 видов современных насекомых из 10 разных отрядов. Разница в массе между самыми мелкими и самыми крупными изученными букашками составляла 10 000 раз.
Ученые измеряли, какую долю объема в летательных мышцах занимают те самые дыхательные трубочки-трахеолы.
Оказалось, что занимают они ничтожно мало места — обычно не более 1% от объема мышцы. Даже при тысячекратном увеличении массы тела насекомого, объем дыхательных путей в мышцах вырастал всего в 1,8 раза.
Авторы экстраполировали эти данные на 100-граммовую доисторическую мега-стрекозу и выяснили: даже у гиганта трубочки не занимали бы критического объема. Для наглядности: кровеносные капилляры в сердечной мышце птиц и млекопитающих отнимают в 10 раз больше полезного пространства, чем трахеолы у насекомых.
Вывод физиологов однозначен: если бы эволюция потребовала от современного насекомого вырасти до размеров птицы, оно могло бы легко отрастить дополнительные трахеолы, не жертвуя при этом мышечной массой. Следовательно, концентрация кислорода не является тем физическим пределом, который удерживает насекомых в их скромных габаритах.
«Эти данные окончательно показывают, что диффузия кислорода в трахеолах летательных мышц не может быть ограничителем размера. Ученым придется искать другие причины того, почему эти гиганты существовали и почему они исчезли», — констатируют авторы исследования.
Так почему же сегодня мы можем спать спокойно, не боясь, что в форточку влетит комар размером с чайку?
Помимо кислорода есть еще и другие факторы:
- Пернатые конкуренты. Скорее всего, гигантских членистоногих просто вытеснили и съели. С появлением маневренных летающих позвоночных — сначала птерозавров, а затем птиц и летучих мышей — большие, мясистые и неповоротливые насекомые стали идеальной мишенью для хищников. Эволюционно выгоднее стало быть маленьким и незаметным.
- Биомеханика. Экзоскелет (внешний панцирь) отлично работает при малых размерах, но при масштабировании на суше он становится непомерно тяжелым. Чтобы выдержать вес крупного тела при земной гравитации, панцирь должен быть настолько толстым, что насекомому банально не хватило бы сил сдвинуть собственные лапы (в воде эта проблема отпадает, поэтому гигантские крабы и изоподы вполне комфортно живут и сегодня).
Так что благодарить за относительно безопасные летние вечера стоит не падение уровня кислорода, а законы физики и вечно голодных птиц.
Источники:
- Оригинальное исследование: Snelling, E. P., Lensink, A. V., Clusella-Trullas, S., et al. «Oxygen supply through the tracheolar–muscle system does not constrain insect gigantism.»
- Журнал: Nature (опубликовано 25 марта 2026 г.)
- DOI:10.1038/s41586-026-10291-3
Читайте также: Ученые открывают новые виды быстрее, чем когда-либо
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.
