Tokio, Japonia – Naukowcy z Tokyo Metropolitan University zaproponowali hipotezę wyjaśniającą, dlaczego owady są tak rzadkie w środowiskach morskich. Wcześniej wykazali, że owady wyewoluowały unikalny mechanizm chemiczny utwardzający ich skorupy, który wykorzystuje tlen cząsteczkowy i enzym zwany oksydazą wielomiedziową-2 (MCO2). Teraz twierdzą, że daje im to niekorzystną sytuację na morzu, podczas gdy zapewnia korzyści, które pomagają im na lądzie, umieszczając MCO2 w sercu ekoewolucji owadów.

Owady to jedne z organizmów odnoszących największe sukcesy na naszej planecie. Mówi się, że stanowią największą biomasę ze wszystkich zwierząt lądowych i mają znaczący wpływ na globalny ekosystem. Jednak ich obfitości dorównuje ich zaskakująca rzadkość w morzu. Bardzo niewiele owadów nazywa morze domem, mimo że pochodzili stamtąd ich biologiczni przodkowie. Jest to wszechobecna tajemnica nauki, na którą naukowcy próbują odpowiedzieć od wielu lat.

Teraz naukowcy z Tokyo Metropolitan University, kierowani przez adiunkta Tsunakiego Asano, zaproponowali rozwiązanie oparte na genetyce ewolucyjnej. Najnowsze osiągnięcia filogenetyki molekularnej nauczyły nas, że zarówno skorupiaki, jak i owady należą do tej samej rodziny Pancrustacea, a owady były gałęzią, która opuściła morze i przystosowała się do lądu. Mają wspólną ważną cechę, egzoszkielet składający się z warstwy wosku i twardego naskórka. W poprzedniej pracy ten sam zespół wykazał, że kiedy owady przystosowały się do środowisk lądowych, wyewoluowały unikalny gen, który tworzy enzym zwany oksydazą wielomiedziową-2 (MCO2), który pomaga im utwardzać łuski za pomocą tlenu. MCO2 pośredniczy w reakcji, w której tlen cząsteczkowy utlenia związki zwane katecholaminami w naskórku, zamieniając je w czynniki wiążące i utwardzające powierzchnię. Kontrastuje to ze skorupiakami, które utwardzają swoje naskórki za pomocą wapnia z wody morskiej. Zespół twierdzi, że sprawia to, że ziemia jest znacznie bardziej odpowiednia dla owadów ze względu na obfitość tlenu. Morze jest obecnie trudnym środowiskiem zarówno ze względu na brak tlenu, jak i obfitość lepiej przystosowanych organizmów.

Ale nie chodzi tylko o to, że morze nie jest już tak gościnne dla owadów. Utwardzanie i suszenie naskórka poprzez szlak MCO2 prowadzi do powstania biomateriału, który jest nie tylko ochronny, ale także lekki. Postulują, że może to być powód, dla którego owady zyskały zdolność wspinania się na rośliny, szybowania i ostatecznie latania. To pozwoliło im migrować i zajmować wcześniej puste nisze w ekosystemie, co było silną siłą napędową, która doprowadziła do ich liczebności. Ponownie, jest to w przeciwieństwie do skorupiaków, których skorupy są znacznie gęstsze, z silną korelacją między gęstością a stopniem zwapnienia.

Oczywiście owady nie są jedynymi stawonogami, które przystosowują się do lądu, więc jasne jest, że MCO2 nie jest bezwzględnie niezbędny do odniesienia sukcesu w „niszach lądowych”. Jednak natura łusek owadów mówi wiele o ich powodzeniu w środowisku lądowym. W rzeczywistości zespół uważa, że ​​MCO2 może być cechą definiującą owady: „brak MCO2, brak owadów”. Ich praca obiecuje zupełnie nowe spojrzenie na rolę, jaką twardnienie naskórka może odgrywać w ewolucji owadów i terrestrializacji.