Há cerca de 300 milhões de anos, a Terra parecia muito diferente do que é hoje. Naquela época, os continentes estavam conectados em um continente chamado Pangeia. Havia vastas florestas de pântanos de carvão perto do equador. O conteúdo de oxigênio na atmosfera era significativamente superior aos níveis atuais. Incêndios florestais frequentes assolaram esta terra antiga. Os peixes floresceram no oceano e os anfíbios, os primeiros répteis e vários artrópodes ocuparam o seu lugar na terra, incluindo baratas gigantes. E no ar, os insetos governavam os céus, com algumas espécies crescendo até tamanhos enormes, excedendo em muito os seus homólogos modernos.
Entre esses insetos voadores, existem insetos semelhantes a moscas, com envergadura de cerca de 45 centímetros, e insetos gigantes "semelhantes a libélulas", com envergadura de até 70 centímetros. Esses insetos gigantes, muitas vezes chamados coletivamente de "grifos", foram identificados pela primeira vez a partir de impressões fósseis bem preservadas em rochas sedimentares de granulação fina no Kansas e têm sido estudados há quase cem anos. Durante muito tempo, a opinião dominante foi a de que estes enormes insectos poderiam existir porque o teor de oxigénio da atmosfera naquela altura era cerca de 45% superior ao actual, proporcionando as condições necessárias para sustentar insectos gigantes. No entanto, um estudo recente publicado na Nature desafia esta explicação clássica de que “o alto teor de oxigênio cria insetos gigantes”.
Na década de 1980, os cientistas começaram a desenvolver métodos para reconstruir a composição da atmosfera antiga. Tecnologias relacionadas mostraram que houve um período de aumento significativo no conteúdo de oxigênio atmosférico há cerca de 300 milhões de anos. Em 1995, um estudo publicado na Nature relacionou formalmente este período de alto teor de oxigênio à existência de insetos gigantes, propondo a hipótese de que "os insetos gigantes precisam de mais oxigênio, e um ambiente com alto teor de oxigênio torna esse tamanho possível". Esta ideia baseia-se no método respiratório único dos insectos: os insectos não têm pulmões, mas dependem do sistema traqueal para transportar oxigénio - uma rede de traqueias ramificadas por todo o corpo, formando pequenas traqueolas no final, e o oxigénio difunde-se ao longo do gradiente de concentração nos músculos de voo. Devido à eficiência limitada da difusão em longas distâncias, os pesquisadores concluíram que seria difícil manter insetos voadores tão enormes nas condições atuais de baixo oxigênio atmosférico, de modo que insetos gigantes são considerados “inalcançáveis” em ambientes atmosféricos modernos.
Novas pesquisas dão uma imagem diferente. Uma equipe liderada por Edward (Ned) Snelling, da Universidade de Pretória, usou microscopia eletrônica de alta resolução para analisar sistematicamente a relação entre o tamanho do corpo do inseto e o número de túbulos traqueais nos músculos de voo. Eles descobriram que, na maioria das espécies de insetos, os túbulos traqueais normalmente representam não mais que 1% do volume dos músculos de voo. Esta regra também pode ser extrapolada para "moscas grifos" gigantes de 300 milhões de anos atrás, incluindo aquelas com envergadura superior a 60 centímetros ou mesmo próxima de 60 centímetros. Isto significa que as estruturas de fornecimento de oxigênio dentro dos músculos de vôo não ocupam muito espaço, e os insetos têm “espaço evolutivo” para aumentar o número de túbulos traqueais quando necessário, sem ter que pagar um custo estrutural drástico.
Com base nisso, a equipe de pesquisa apontou que o fornecimento de oxigênio aos músculos do voo dos insetos não é fundamentalmente limitado pelo nível de oxigênio na atmosfera. Se os níveis de oxigênio atmosférico são realmente um “limite superior rígido” para o tamanho máximo dos insetos, então em insetos maiores deveríamos ver um claro “aumento compensatório” nos túbulos traqueais dos músculos de vôo. Snelling disse que embora um certo grau de compensação seja de fato observado em grandes insetos, quando visto na estrutura geral, esta compensação é muito limitada e está longe de ser suficiente para indicar que o conteúdo de oxigênio atmosférico por si só determina o limite superior do tamanho do corpo.
Para demonstrar ainda mais, os pesquisadores também compararam insetos com aves e mamíferos. No tecido muscular cardíaco de aves e mamíferos, os capilares usados para transportar oxigênio ocupam cerca de dez vezes a proporção de espaço que os túbulos traqueais nos músculos de vôo dos insetos. Roger Seymour, professor da Universidade de Adelaide que participou no estudo, destacou que se o transporte de oxigénio é realmente a principal restrição ao tamanho do corpo dos insectos, então os insectos têm o potencial de “aumentar significativamente” o investimento nos túbulos traqueais como os vertebrados, a fim de ultrapassar o limite de tamanho do corpo superior. Esta comparação enfraquece ainda mais a explicação causal única de que o alto teor de oxigênio determina o tamanho do corpo dos insetos gigantes.
É claro que alguns cientistas alertaram que os níveis de oxigénio atmosférico não “eliminaram completamente as suspeitas”. O oxigênio ainda pode limitar o tamanho do corpo em outras partes do corpo do inseto ou nos estágios iniciais da cadeia de transporte de oxigênio. Portanto, a hipótese de que “o oxigênio limita o tamanho máximo do corpo dos insetos” ainda é difícil de dizer foi completamente derrubada. No entanto, novas pesquisas mostram claramente que, pelo menos na difusão dos túbulos traqueais dentro dos músculos de voo, o oxigénio não é um factor crítico na determinação da existência de insectos gigantes. Isto forçou os investigadores a procurar outras explicações possíveis para responder à questão em aberto de como os insectos cresceram tanto e por que acabaram por desaparecer.
Na discussão actual, alguns factores alternativos mencionados incluem: à medida que a evolução avança, os predadores vertebrados aumentam e a pressão de predação de aves, répteis, etc. pode ter um impacto profundo na evolução do tamanho do corpo dos insectos; ao mesmo tempo, o limite superior da resistência mecânica dos exoesqueletos de insetos também pode se tornar um "teto" estrutural em uma determinada escala de tamanho corporal, limitando a viabilidade de aumentar ainda mais o tamanho corporal. No entanto, estas hipóteses carecem atualmente de evidências quantitativas que sejam tão amplamente aceitas quanto a "teoria da hiperóxia" e ainda precisam ser verificadas por pesquisas futuras. O que é certo é que esta nova análise dos túbulos traqueais e dos músculos de voo torna o mistério da origem dos antigos insetos gigantes ainda mais confuso.