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Mejor que nos quedemos con el 21%... (Crédito de la imagen: Álvaro Rodríguez

El estudio apoya la teoría de que algunos insectos fueron mucho más grandes durante el período de finales del paleozoico debido a que tenían a su disposición un suministro de oxígeno mucho mayor, dice el autor principal del estudio, Alexander Kaiser.

El estudio, "Hoy no son gigantes: el suministro traqueal de oxígeno a las patas limita el tamaño de los escarabajos" ("No giants today: tracheal oxygen supply to the legs limits beetle size") fue presentado el 10 y el 11 de octubre en el congreso de "Fisiología comparada 2006: integrando la diversidad", que tuvo lugar entre el 8 y el 11 de octubre en Virginia Beach. La investigación fue llevada a cabo por Alexander Kaiser y Michael C. Quinlan, de la Midwestern University, en Glendale, Arizona; J. Jake Socha y Wah-Keat Lee, del Laboratorio Nacional de Argonne, en Argonne, Illinois; y Jaco Klok y Jon F. Harrison, de la Universidad del Estado de Arizona, en Tempe, Arizona. Harrison es el investigador jefe.

El periodo paleozoico, de hace unos 300 millones de años, fue un periodo donde abundaron las plantas enormes y los grandes insectos (por ejemplo, las libélulas tenían alas que medían hasta 75 centímetros de punta a punta). El contenido de oxígeno en el aire era de un 35% durante este periodo, comparado con el 21% que respiramos hoy en día, dice Kaiser. Los investigadores han especulado con que la mayor concentración de oxígeno permitió a los insectos ser más grandes.

Tubos que llevan oxígeno

Los insectos no respiran como nosotros y no usan sangre para transportar oxígeno. Toman oxígeno y expelen dióxido de carbono a través de agujeros en sus cuerpos llamados 'espiráculos'. Estos agujeros conectan con derivaciones y tubos interconectados llamados tráqueas, explica Kaiser.

Mientras que los humanos tienen una sola tráquea, los insectos tienen todo un sistema traqueal que transporta oxígeno a todas las partes de su cuerpo y se lleva el dióxido de carbono. A medida que los insectos crecen, los tubos traqueales necesitan ser más largos para alcanzar los tejidos centrales, y se hacen más anchos ó numerosos para asumir la demanda adicional de un cuerpo más grande.

Los insectos pueden limitar el flujo de oxígeno cerrando sus espiráculos. De hecho, una de las razones de que los insectos sean tan resistentes es que pueden cerrar sus espiráculos y vivir con el oxígeno que hay encerrado en sus tráqueas. Kaiser recuerda una oruga que cayó en un cubo de agua en su laboratorio. Cuando la criatura fue descubierta al día siguiente, los investigadores creyeron que se había ahogado. Pero cuando quitaron su cuerpo aparentemente muerto del agua, se sorprendieron al verla arrastrarse de nuevo.

Las tráqueas crecen de manera desproporcionada

El experimento fue diseñado para conocer:

• cuánto espacio ocupa el sistema traqueal en los cuerpos de escarabajos de diferentes tamaños
• si las dimensiones traqueales aumentan proporcionalmente a medida que los escarabajos crecen
• si hay un límite para el tamaño al que un escarabajo puede crecer en la atmósfera actual

Los investigadores usaron imágenes de rayos X para comparar las dimensiones traqueales de cuatro especies de escarabajos, variando en tamaño desde 3 milímetros (Tribolium castaneum) a unos 3,5 centímetros (Eleodes obscura). Los escarabajos no existían durante el periodo paleozoico, pero el equipo de Kaiser usó este tipo de insecto porque es mucho más fácil de mantener en el laboratorio que las libélulas, que son bastante problemáticas.

El estudio encontró que las tráqueas de los escarabajos más grandes ocupan proporcionalmente mucho más espacio, alrededor de un 20% más de lo que sería de esperar a partir del tamaño de sus cuerpos, según Kaiser. Esto es debido a que el sistema traqueal no se hace sólo más largo para alcanzar mayores distancias, sino que los tubos aumentan su diámetro para poder llevar más aire y satisfacer la demanda de oxígeno adicional.

Los investigadores encontraron que el incremento desproporcionado en el tamaño traqueal alcanza un punto crítico en la articulación donde la pata y el cuerpo se unen. El punto de unión sólo puede alcanzar determinado tamaño máximo y limita el diámetro de la tráquea que pasa a través de él. Cuando el tamaño traqueal está limitado, sólo puede llevarse determinada cantidad de oxígeno y sólo puede alcanzarse determinado tamaño, explica Kaiser.

Usando los incrementos desproporcionados que observaron en los escarabajos, los investigadores calcularon que estos no podrían crecer más de unos 15 centímetros, más o menos. Y ese es el tamaño aproximado del mayor escarabajo conocido: el Titanus giganteus, de América del Sur, que puede crecer hasta casi los 17 centímetros, según Kaiser.

¿Y por qué no debería la articulación entre el cuerpo y la pata limitar el tamaño de los insectos durante el paleozoico? Después de todo, las libélulas y otros insectos comparten la misma arquitectura corporal, pero eran mucho más grandes. Es debido a que cuando la concentración de oxígeno en el aire es alta, el insecto necesita menos cantidades de aire para satisfacer su demanda de oxígeno. El diámetro traqueal puede ser más estrecho y aún así transportar el suficiente oxígeno para un insecto mucho más grande, concluye Kaiser.