Tại sao côn trùng không lớn như người?

Đạo diễn Edgar Wright, nổi tiếng với những phim hài như Shaun of the Dead, vừa tuyên bố sẽ làm phim về "người kiến" - một dạng siêu anh hùng truyện tranh có khả năng thu nhỏ kích thước cơ thể như kiến và thoải mái nói chuyện với loài côn trùng này, theo trang tin Grantland.

Mẫu hóa thạch cho thấy kiến cổ đại to như chim ruồi. Ảnh: Đại học Simon Fraser .

Nếu mọi thứ có thể diễn ra như trong truyện tranh, liệu kiến có khi nào tăng vụt kích thước và lớn như người hay không? Và tại sao côn trùng luôn nhỏ bé như trong thế giới hiện tại?

Không có câu trả lời, bởi chẳng có nhà nghiên cứu nào biết chính xác sự thể như thế nào. Hiện giới chuyên gia chỉ mới đưa ra các giả thuyết về lý do côn trùng và những loài động vật chân đốt không thể nào lớn hơn kích thước hiện tại.

Quá nhiều giả thuyết

Giả thuyết đầu tiên là bộ xương ngoài của côn trùng không đủ mạnh, cho phép chúng lớn hơn cơ thể hiện giờ. Tuy nhiên, quá ít chứng cứ thực nghiệm cho ý tưởng này. Cuộc nghiên cứu duy nhất có liên quan đến giả thuyết trên lại rút ra kết luận rằng các loài chân đốt lớn cũng không có bộ xương ngoài lớn hơn các đồng loại nhỏ xác.

“Do vậy, không có chứng cứ trực tiếp để quy kết rằng có sự liên quan giữa bộ xương ngoài với giới hạn kích thước”, theo nhà sinh lý học côn trùng Jon Harrison thuộc Đại học bang Arizona (Mỹ).

Do bộ xương ngoài rắn, côn trùng cần phải thay lông khi lớn lên, rũ bỏ lớp da cũ và mọc da mới. Giới khoa học cho rằng chính giai đoạn yếu ớt và dễ bị tổn thương này đã đặt mức trần cho giới hạn kích thước của chúng: các sinh vật càng lớn, đặc biệt những loài không có lớp vỏ bảo vệ, dễ bị kẻ thù tấn công. “Bạn càng to xác thì càng dễ trở thành miếng mồi ngon béo núc”, theo ông Harrison.

Một giả thuyết liên quan cũng cho rằng kích thước lớn thì càng nguy hiểm cho bản thân côn trùng, dù có thay da hay không. Nghiên cứu trước đây từng phát hiện kích thước loài ruồi cổ đại đã giảm mạnh khi chim chóc phát triển, từ đó rút ra kết luận rằng các sinh vật nhỏ bé có thể lẩn trốn kẻ săn mồi hiệu quả.

Một khả năng khác: côn trùng có hệ tuần hoàn mở, với máu và các dịch cơ thể không bị giới hạn trong các mạch máu như hầu hết các loài sinh vật có xương sống.

Điều này khiến chúng gặp khó khăn khi máu di chuyển khắp cơ thể lớn, do quá trình tuần hoàn có thể bị trọng lực cản trở, kéo máu đi theo hướng xuống.

Chuồn chuồn từng có sải cánh 1,8 m

Giả thuyết được nhiều người tán thành nhất là vai trò của ô xy trong máu. Côn trùng “thở” thông qua các ống nhỏ gọi là khí quản, vốn lưu chuyển ô xy thụ động từ khí quyển đến tế bào cơ thể.

Khi côn trùng đạt đến kích thước nhất định, lượng ô xy cần vượt quá khả năng chuyển giao của khí quản. Giả thuyết này dường như có lý hơn cả, vì cách đây khoảng 300 triệu năm, nhiều côn trùng lớn hơn hậu duệ hiện nay.

Ví dụ, chuồn chuồn phải có kích thước chim ó với sải cách đến 1,8 m, còn kiến lớn cỡ chim ruồi, theo báo cáo của Đại học Trung Tây (Mỹ). Vào lúc đó, lượng ô xy trong khí quyển phải đến 35%, so với 21% như hiện nay.

Kết quả nghiên cứu của chuyên gia Harrison cho thấy hầu hết mọi loài côn trùng đều nhỏ đi trong trường hợp ô xy thiếu hụt, và nhiều loài to ra khi được cung cấp nhiều ô xy.

Ở những loài cụ thể, chúng có thể phát triển lớn gấp 20% trong một thế hệ nếu sống trong môi trường giàu ô xy. Các côn trùng to xác có thể cũng phải cần nhiều khí quản hơn. Tuy nhiên, giả thuyết này vẫn chưa được chứng minh.

Như đã nói ở trên, các nhà khoa học vẫn chưa hiểu rõ cơ chế đằng sau giới hạn về kích thước của côn trùng, hay rộng hơn nữa là nền tảng sinh học kiểm soát kích thước cơ thể.

Trên thực tế, vẫn còn quá nhiều câu hỏi trong khi câu trả lời thì quá ít ỏi. Nhưng nếu kiến có thể lớn bằng con người, ắt hẳn chúng ta đã không còn tồn tại đến ngày nay!