På grund af nye imaging teknologi, forskere får en bedre forståelse af et fysiologiske paradoks: hvordan insekter, som har en åndedrætssystemet, bygget til at give hurtig adgang til en masse af ilt, kan overleve i dage uden det.
Insekt åndedrætssystemet er så effektiv, at hviletid insekter stoppe hensyntagen i luft, som de frigiver kuldioxid, ifølge forskning ved Stefan K. Hetz Humboldt Universitetet i Berlin, Tyskland. Dette tillader dem at holde ilt og kuldioxid niveauer i balance. For stor koncentration af ilt er giftigt, forårsager oxidative skader på den insekt væv, ligesom det gør i mennesker.
Hetz er en af fire talere ved den kommende symposium "Respiratory kontrol i insekter: integration fra genet for skadegøreren." Symposium, sponsoreret af den amerikanske fysiologiske Society (APS) finder sted 10: 30 a.m., søndag 29 April under APS årlige møde i eksperimentel biologi 2007 i værelse 147A, Washington Convention Center i Washington, D.C. Scott Kirkton af Union College, Schenectady, New York, vil føre symposium of fire talere.
Bier forbruger store mængder ilt, og så det kan være fristende at tænke, de stønne – lille højttalersystemet bukser. De er ikke, fordi de ikke indånder gennem næse eller mund. I stedet insekter tegne i ilt gennem huller i deres organer, kendt som spiracles og pumpe ilt gennem et system af stadig mere tiny rør (tracheae) at leverer ilt direkte til væv og muskler. Insekter har typisk et par spiracles for hver fartøjskategori og bryst- og bughulen.
De samme rør, der transporterer ilt i insekt kroppen indlede ud kuldioxid. Insekter bruger forskellige metoder til at frigive kuldioxid, herunder åbning af thoracic spiracles (dem tættest på hovedet) at tage i ilt mens udånding kuldioxid gennem de abdominal spiracles. Insekter også bruge forskellige mekanismer til at pumpe ilt til væv.
Dette system er meget mere effektivt end det system, udviklet sig hvirveldyr. Insekter levere meget større diskenheder af ilt i forhold til deres størrelse, end pattedyr. De leverer også ilt direkte til væv, mens hvirveldyr opløses ilt i blodet, transportere den til væv og derefter omkonvertere ilt til brugbar form.
Live action optagelser
Fordi insekter tage i ilt gennem spiracles, som de åbne og lukke efter behov, og fordi de kan tage i et stort lager af ilt, de kan leve længe uden vejrtrækning ved at lukke deres spiracles og bremse deres aktivitet.
"Insekter er i stand til at overleve hypoxic miljøer," forklarede Kirkton, symposium formanden. "De kan lukke ned og overleve i timer eller dage. De har en lav metaboliske sats og kan lukke deres spiracles. Hvis du sammenligner Lance Armstrong, bierne og kolibri, er bee mester ilt levering,» sagde han. Men på samme tid, insekter kan overleve lave niveauer af ilt i forholdsvis lang tid.
Forskere har været interesseret i insekters trakeal åndedrætssystemet siden 1911 når August Krogh forsket møl og græshopper. Kroghs interesse i ilt levering førte ham senere at studere blod perfusion i pattedyr kapillærer, for hvilke han blev tildelt Nobelprisen i 1920. Men fremkomsten af synchrotron røntgenstråler, en avanceret form af x-ray scanning, har for nylig tilladt forskerne vide meget mere om hvordan insekter indånder. Den nye imaging teknologi tillader videnskabsmænd at observere respiration af levende bugs.
Dette forskud i teknologi kommer også på et tidspunkt, når physiologists lære mere om de gener, der styrer vejrtrækning. Når physiologists indsamle ved the symposium, vil de vurdere disse nye udviklinger og overveje en køreplan for fremtidige forskning, sagde Kirkton.
Det symposium, som også er sponsoreret af det London-baserede Journal of Physiology , vil funktionen de følgende talere:
Gabriel Haddad, af University of California, San Diego, vil tale om det "genetiske grundlag for hypoxia tolerance in Drosophila melanogaster". Haddad er interesseret i drosophila (frugt fly), evne til at overleve perioder af hypoxi, dvs perioder af utilstrækkelige ilt forsyning. Han undersøger rolle den frugt flyver gener play i dens nerve celler evne til at forblive sunde selv under hypoxic betingelser. Forskning, der sigter mod at føre til bedre måder at beskytte mennesker, som lider under perioder med hypoxi grundet medicinske nødsituation eller ulykker.