Προηγούμενες έρευνες έδειξαν ότι τα έντομα έχουν εξελίξει έναν μοναδικό χημικό μηχανισμό για να σκληρύνουν τον εξωσκελετό τους, ο οποίος χρησιμοποιεί μοριακό οξυγόνο και ένα ένζυμο που ονομάζεται πολυχαλκό-οξειδάση-2 (MCO2). Νέες μελέτες, υποστηρίζουν ότι αυτό το ένζυμο τους προσδίδει ένα ισχυρό μειονέκτημα στη θάλασσα και πολλά πλεονεκτήματα στη στεριά, τοποθετώντας το στην καρδιά της οικολογικής εξέλιξης των εντόμων.
Τα έντομα είναι μερικοί από τους πιο επιτυχημένους οργανισμούς στον πλανήτη. Λέγεται ότι αποτελούν τη μεγαλύτερη βιομάζα από όλα τα χερσαία ζώα και έχουν σημαντικό αντίκτυπο στο παγκόσμιο οικοσύστημα. Ωστόσο, παρά την αφθονία τους στα χερσαία περιβάλλοντα εμφανίζουν εκπληκτική σπανιότητά στη θάλασσα. Πολύ λίγα έντομα αποκαλούν τη θάλασσα σπίτι τους, παρόλο που οι βιολογικοί τους πρόγονοι κατάγονταν από εκεί. Αυτό είναι ένα διαχρονικό μυστήριο της επιστήμης, στο οποίο οι επιστήμονες προσπαθούν να απαντήσουν.
Τώρα, ερευνητές από το Μητροπολιτικό Πανεπιστήμιο του Τόκιο με επικεφαλής τον Επίκουρο Καθηγητή Tsunaki Asano πρότειναν μια λύση που βασίζεται στην εξελικτική γενετική. Η μοριακή φυλογενετική έχει δείξει ότι τόσο τα καρκινοειδή (μαλακόστρακα) όσο και τα έντομα ανήκουν στην ίδια οικογένεια, τα Pancrustacea, και ότι τα έντομα ήταν ένας κλάδος που άφησε τη θάλασσα και προσαρμόστηκε στη στεριά. Και τα δυο μοιράζονται ένα σημαντικό χαρακτηριστικό, έναν εξωσκελετό που αποτελείται από τρία στρώματα από μέσα προς τα έξω που καταλήγουν σε μια σκληρή επιδερμίδα (δερμάτιο).
Σε προηγούμενη εργασία, η ίδια ομάδα έδειξε ότι όταν τα έντομα προσαρμόστηκαν σε χερσαία περιβάλλοντα, εξέλιξαν ένα μοναδικό γονίδιο που κωδικοποιεί ένα ένζυμο που ονομάζεται πολυχαλκό-οξειδάση-2 (MCO2) το οποίο τα βοηθά να σκληρύνουν το δερμάτιό τους χρησιμοποιώντας οξυγόνο. Το MCO2 ένζυμο καταλύει μια αντίδραση όπου το μοριακό οξυγόνο οξειδώνει τις ενώσεις που ονομάζονται κατεχολαμίνες στην επιδερμίδα, μετατρέποντάς τις σε παράγοντες που δεσμεύουν και σκληραίνουν την επιφάνεια. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τα καρκινοειδή που σκληραίνουν τα δερμάτιά τους (cuticle) χρησιμοποιώντας αντ' αυτού ασβέστιο από το θαλασσινό νερό.
Ο ισχυρισμός της ομάδας είναι ότι η γη διαθέτει οξυγόνο σε αφθονία που την κάνει πιο κατάλληλη για έντομα σε αντίθεση με τη θάλασσα που είναι πλέον ένα σκληρό περιβάλλον τόσο λόγω της έλλειψης οξυγόνου όσο και της αφθονίας των καλύτερα προσαρμοσμένων οργανισμών.
Αλλά δεν είναι μόνο αυτό. Η σκλήρυνση και η ξήρανση της επιδερμίδας μέσω της οδού MCO2 οδηγούν σε ένα βιοϋλικό που εκτός από προστατευτικό είναι και πολύ ελαφρύ. Οι ερευνητές υποθέτουν ότι αυτός μπορεί να είναι ο λόγος που τα έντομα απέκτησαν την ικανότητα να γραπώνονται στα φυτά, να γλιστρούν και να πετούν. Αυτό τους επέτρεψε επίσης, να μεταναστεύουν και να καταλαμβάνουν κενές θέσεις στο οικοσύστημα, οδηγώντας στον τεράστιο πληθυσμό τους. Και πάλι, αυτό έρχεται σε αντίθεση με τα καρκινοειδή, των οποίων τα κελύφη είναι σημαντικά πιο πυκνά, με ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της πυκνότητας και του βαθμού ασβεστοποίησης.
Φυσικά, τα έντομα δεν είναι τα μόνα αρθρόποδα που προσαρμόζονται στη γη, επομένως είναι σαφές ότι το ένζυμο MCO2 δεν το μοναδικό απαραίτητο στοιχείο για την επιτυχή επιβίωση σε επίγεια περιβάλλοντα. Στην πραγματικότητα, η ομάδα πιστεύει ότι το MCO2 μπορεί να είναι ένα καθοριστικό χαρακτηριστικό των εντόμων, αλλά όχι και το μοναδικό.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physiological Entomology
