كانت اليعاسيب العملاقة تتجول في سماء الأرض ذات مرة. أبحاث جديدة تقلب النظرية المدرسية حول سبب انقراضها

( MENAFN- The Conversation ) بدأت الحشرات بالطيران إلى السماء قبل حوالي 350 مليون سنة، أي قبل حوالي 200 مليون سنة من أول مرة رفرفت فيها الطيور بأجنحتها.

بحلول نهاية العصر الكربوني، قبل 300 مليون سنة، كانت بعض الحشرات الطائرة قد أصبحت عملاقة. كانت حشرات ضخمة شبيهة باليعسوب تُسمّى griffinflies (غريفين فلايز) تمتلك امتدادات أجنحة بلغت 70 سم – أي خمس مرات حجم أكبر اليعاسيب الحديثة.

عاشت هذه الحشرات العملاقة في وقت كانت فيه الغلاف الجوي للأرض يحتوي على أكسجين أكثر مما يحتويه اليوم: نحو 30%، مقارنةً بـ 21% في العصر الحديث.

بسبب أن الحشرات الطائرة الكبيرة عاشت في زمن مستويات أكسجين مرتفعة، اقترح العلماء أنها كانت تحتاج إلى مستويات أكسجين خارجية مرتفعة لتزويد الاحتراق السريع للطاقة أثناء الطيران.

في بحثٍ جديد نُشر اليوم في Nature (نيتشر)، درسنا عضلات عشرات من الحشرات الطائرة الحديثة ووجدنا اكتشافًا مدهشًا: لا يوجد سبب يمنع griffinfly (غريفين فلاي) من البقاء في الغلاف الجوي اليوم.

بنية جهاز التنفّس في طيران الحشرات

يأخذ الطيران طاقةً أكبر من الجري أو السباحة، لأن الطائر الذي يرفّرف بأجنحته يجب أن يعمل باستمرار ضد الجاذبية ليظل في الهواء.

وبالتالي، تستخدم عضلات الطيران قدرًا كبيرًا من الأكسجين، وتزداد سرعة استهلاك الأكسجين تقريبًا بما يتناسب مع وزن الكائن الطائر. أعلى معدل لاستهلاك الأكسجين لكل غرام من أي نسيج معروف يحدث لدى نحلة طائرة.

يتم تزويد عضلات طيران الحشرات بالأكسجين عبر “tracheal system” (الجهاز القصبي)، وهو نظام تفرّعي شبيه بالشجرة من أنابيب ممتلئة بالهواء تتجه إلى أصغر الفروع، التي تُسمّى “tracheoles” (القصيبات)، حيث ينتقل الأكسجين إلى نسيج العضلات.

كل tracheole (قصيبة) عبارة عن نهاية مغلقة، وهذا يعني أن الأكسجين الذي يصل إلى العضلة ينتقل أساسًا بالانتشار. يَنتشر أولًا عبر الهواء داخل كل tracheole، ثم ينتشر عبر نسيج العضلة نفسه.

الفرضية القديمة

في الحشرات الحديثة، تكون مستويات الأكسجين القريبة من الميتوكوندريا المستهلكة للأكسجين التي تُشغّل عضلة الطيران منخفضة جدًا وتقترب من الصفر. وهذا يعني أن بنية الجهاز القصبي كانت كافية فقط لتوفير كمية كافية من الأكسجين.

ستحتاج الحشرة الأكبر حجمًا إلى إمداد أكبر من الأكسجين، ما يعني قوة دفع أكبر للانتشار، وهذا بدوره يعني المزيد من الأكسجين في غلاف الأرض الجوي.

كانت فكرة أن بنية الجهاز القصبي ووظيفته تحدان حجم الجسم قد سادت خلال السنوات الـ 30 الماضية، وتظهر في كتب المناهج التعليمية.

نشأت اهتماماتنا بهذا النظرية قبل 15 عامًا، عندما نظرنا إلى شرائح رقيقة من عضلة الطيران لدى الجراد. كانت tracheoles (القصيبات) التي تظهر بين ألياف العضلة وداخلها قليلة وتشغل فقط حوالي 1% من المساحة، مقارنةً بالميتوكندريا التي كانت تشغل نحو 20%.

أدلة جديدة

في البداية، اعتقدنا أن كل ما يتعين على الحشرة فعله لزيادة توصيل الأكسجين هو زيادة عدد tracheoles. فهنا يتم تزويد الأكسجين إلى الميتوكوندريا.

وللتأكد من أن الجراد ليس استثنائيًا، ولفهم تأثير حجم الجسم بشكل صحيح، قمنا بقياس 44 نوعًا من الحشرات الطائرة ذات كتل جسم ومعدلات استقلاب مختلفة. تطلب المشروع خمس سنوات و1,320 صورة مجهرية إلكترونية ناقلة.

لكن النتائج كانت في الأساس نفسها: كانت tracheoles (القصيبات) تشغل فقط حوالي 1% من المساحة المقطعية لعضلات الطيران بغض النظر عن حجم الجسم. في المقابل، تشغل الشعيرات الدموية الممتلئة بالدم في أنسجة الطيران والقلب لدى بعض الطيور والثدييات حوالي 10% من المساحة.

يوضح ذلك وجود مجال كبير لزيادة عدد وحجم tracheoles دون إضعاف العضلة. لذلك فإن بنية الجهاز القصبي ليست قيدًا مهمًا على حجم الجسم.

تشير الأدلة من الحشرات النامية إلى أن الحشرات يمكنها تكوين المزيد من tracheoles في عضلات الطيران عند مستويات أكسجين أقل، وأنها تنقل هذه الصفة إلى نسلها. الاستنتاج هو أن حجم جسم الحشرات الطائرة لم يسبق أن قُيِّد ببنية أو وظيفة أنظمتها القصبية.

لا يوجد سبب فسيولوجي يمنع الحشرات بحجم griffinflies من الطيران في الغلاف الجوي اليوم. ومع ذلك فهي لا توجد اليوم.

قد تكون الأسباب الأبسط هي أن الأنواع الحيوانية الأكبر حجمًا أكثر عرضة للانقراض من الأنواع الأصغر – وقبل 300 مليون سنة، لم تكن griffinfly (غريفين فلاي) تمتلك مفترسات من الطيور أو الثدييات لتتجنبها.

MENAFN25032026000199003603ID1110907650