A földtörténeti ókor 70 centiméteres szárnyfesztávú óriás szitakötőinek létét általában a légkör magas oxigénszintjeinek tulajdonítják. Az Arizona Állami Egyetem (ASU) kutatói kísérletekkel is alátámasztották az elméletet, ugyanakkor kimutatták, hogy nem minden rovarra volt ilyen hatással a múltbeli oxigéntöbblet, a valaha élt legnagyobb csótányok például ma szaladgálnak a világban. Felmerül tehát a kérdés, hogyan és miért reagálnak a különböző csoportok másként és másként a légköri oxigén változásaira?

A változások bekövetkezésének magyarázata valószínűleg a rovarok légzőszerveiben keresendő. Amennyiben sikerül felmérni az oxigénszintek által a különböző rovarokra gyakorolt változások irányát, egyszerűbbé válhat a megkövült ősi példányok tanulmányozásából következtetni a múlt oxigénszintjeire.

"Főként az érdekel minket hogyan befolyásolhatták a múltbeli oxigénszintek a rovarok fejlődését" - nyilatkozott John VandenBrooks, az ASU munkatársa. Kutatótársaival azokat a tulajdonságokat, képességeket, vagy adott esetekben szervi idomulásokat kezdték keresni a modern rovaroknál, amik kiemelkednek a különböző oxigénkoncentrációk között. A csapat csótányokat, szitakötőket, sáskákat, lisztkukacokat, és más rovarokat, illetve bogarakat vizsgáltak a különböző oxigénkoncentrációjú atmoszférákban, hogy lássák a kialakuló hatásokat.

Az egyik eredmény szerint a szitakötők gyorsabban váltak kifejlett példányokká a hyperoxiás közegben, ugyanakkor a csótányok lassabban fejlődtek és méretben is jelentősen elmaradtak a jelenlegi normál körülmények között kifejlett társaiktól. Összességében a 12 vizsgált rovarfajból 10 mérete csökkent az alacsonyabb oxigén koncentrációjú atmoszférákban, ugyanakkor igen változatos reakciókat tanúsítottak a dús oxigénnel rendelkező közegekben.

"A szitakötők felnevelése okozta a legnagyobb kihívást" - mondta VandenBrooks, mivel többek között nem létezik szitakötő-eleség. A fiatal példányok élő zsákmányra vadásznak, amit VandenBrooks tanítványai biztosítottak számukra napi rendszerességgel. "A szitakötők tenyésztése közismerten bonyolult feladat. Egyike vagyunk azon keveseknek, akiknek laboratóriumi körülmények között sikerült felnőtt példányokká nevelnünk ezeket a rovarokat "

A csoport három szitakötő tenyészetet, összesen 75 egyedet nevelt fel. Egyet a valaha volt legalacsonyabb 12 százalékos, egyet napjaink 21 százalékos, és egyet a múlt legdúsabb, 31 százalékos oxigéntartalmát imitáló környezetekben. A csótányokkal koránt sincs ennyi probléma, amit bárki megmondhat, akinek már volt szerencséje megküzdenie velük az otthonában. Ezen felbuzdulva a kutatók hét csoportot, összesen 100 csótányt vezettek végig a felnőtté válás rögös útján hét különböző környezetben, amik 12 és 40 százalékos oxigénkoncentráció között váltakoztak, szimulálva az összes múltbeli oxigénszintet. Nekik azonban gondot okozott a magas oxigénszint, kifejlődésük kétszer annyi időt vett igénybe.

"Ez pontosan az ellentéte annak, amire számítottunk" - összegzett VandenBrooks. Az egyik lehetőség, hogy a hyperoxiában fejlődő csótányok tovább maradtak lárva állapotban, feltehetőleg arra várva, hogy környezetük egy alacsonyabb, kevésbé megterhelő oxigénszintre váltson. A nem várt eredmény arra sarkallta a kutatókat, hogy közelebbről is szemügyre vegyék a csótányok légzőszerveit, amik közvetlenül juttatják el a gáznemű oxigént a szövetekbe.

A hyperoxiás csótányokat az Arrangone Nemzeti Laboratóriumban egy röntgensugarú szinkrotronnal vizsgálták, hogy a lehető legaprólékosabb képet kaphassanak légcsöveikről. A felvételek kimutatták, hogy légcsövek jóval kisebbek, mint alacsonyabb oxigénszinteken felnőtt társaiké. A cső méretében bekövetkezett csökkenés a testméret csökkenését vonta maga után, nagyobb szövetmennyiséget ugyanis nem bírt volna oxigénnel ellátni a kisebb légcső.

"Számos elmélet született az oxigén szintek az állatok evolúciójára gyakorolt hatásairól, valójában azonban senki nem tesztelte őket. Ezért mi egy kéttagú megközelítést alkalmazunk: elsőként a modern rovarokat tanulmányoztuk változó oxigénszintek között, másodikként pedig a rovarok kövületeit vizsgáljuk, hogy megismerjük a múlt változásait ezeknek az eredményeknek a fényében" - mondta VandenBrooks. A következő lépés tehát a borostyánban megkövült rovarok légcsöveinek tanulmányozása lesz, hogy lássák, vajon ezek mit mesélnek a múlt különböző időszakainak oxigénszintjeiről. Az első lépésből nyert eredmények jobb kiindulási alapot biztosíthatnak a fosszíliákból levonható következtetésekhez.