Тараканы помогают студентке ASU изучать древнюю жизнь

Студентка-биолог Элис Муньос из Колледжа гуманитарных и естественных наук получила редкую возможность исследовать, почему в древности существовали гигантские насекомые, а сегодня остались лишь их мелкие родственники. Она участвовала в передовых исследованиях в лаборатории физиолога Джона Харрисона.

Муньос связалась с Харрисоном через летнюю программу исследовательского опыта для бакалавров (REU), предлагаемую Школой наук о жизни. Программа связывает студентов с наставниками и существующими грантами Национального научного фонда (NSF).

Цель исследования, разработанного постдокторантом Джоном ВанденБруксом, — понять, как кислород влияет на размер тела насекомых, родственных тем, что существовали в палеозойскую эру. Вторая цель — определить, можно ли использовать размеры трахей (дыхательных трубок) насекомых для оценки уровня кислорода в доисторической атмосфере.

Учёные предполагают, что уровень кислорода в атмосфере Земли со временем сильно менялся. Например, в палеозойскую эру он, как полагают, достигал 31% (сегодня — 21%), а затем резко упал до 13% в мезозойскую эру. Гигантские насекомые существовали одновременно с пиком кислорода, что указывает на связь.

Идея, которую исследуют Муньос, Дженнифер Хейл, ВанденБрукс и Харрисон, заключается в том, что размеры трахей насекомых могут стать ключом к измерению кислорода в древней атмосфере. Они изучают влияние разного уровня кислорода на размеры тела и трахейных трубок немецких тараканов. Этот вид интересен тем, что существует очень долго, пережил периоды как высокого, так и низкого содержания кислорода и живёт до сих пор.

Этим летом Муньос и Хейл выращивали тараканов в резервуарах с разным уровнем кислорода, измеряли их рост, а затем отвезли в Национальную лабораторию Аргонн в Чикаго. Там, с помощью рентгеновского синхротрона, они заглянули внутрь тараканов и собрали изображения, чтобы задокументировать влияние уровня кислорода на размеры их трахей. Исследователи также просканировали множество окаменелостей насекомых, сохранившихся в янтаре.

Они надеются подтвердить метод оценки содержания кислорода в древней атмосфере по соотношению размера трахейных трубок и размера тела у насекомых. Если метод окажется успешным, это станет большим шагом вперёд для биологии и геологии.

Помимо работы с тараканами, Муньос начнёт исследование стрекоз. Она изучит влияние уровня атмосферного кислорода на рост и размер личинок стрекоз, превратив летнее исследование в долгосрочный проект. Результаты её работы могут в итоге лечь в основу научной публикации.