Door nieuwe imaging technologie, onderzoekers zijn steeds een beter begrip van een fysiologische paradox: hoe insecten, die een ademhalingswegen gebouwd hebben om snel toegang bieden tot een heleboel zuurstof, voor dagen zonder het kunnen overleven.
Het insect ademhalingssysteem is zo efficiënt dat rust insecten met in de lucht stopt als ze release kooldioxide, volgens onderzoek door Stefan K. Hetz van Humboldt Universiteit in Berlijn, Duitsland. Hierdoor kunnen ze zuurstof en kooldioxide niveaus in evenwicht te houden. Een te grote concentratie van zuurstof is toxisch, oxidatieve schade aan het insect weefsels, net als bij de mens.
Hetz is een van vier sprekers op de aankomende symposium "Respiratory controle in insecten: integratie van het gen aan het organisme." Het symposium, gesponsord door de Amerikaanse fysiologische Society (APS) 10: 30 uur plaatsvindt, zondag, 29 April tijdens de jaarlijkse vergadering van APS op experimentele biologie 2007 in kamer 147A, het Washington Convention Center in Washington, D.C. Scott Kirkton van Union College, Schenectady, New York, zal leiden het symposium van vier luidsprekers.
Bijen verbruiken grote hoeveelheden zuurstof, en dus het zou verleidelijk om te denken dat ze zijn hijgen-tiny onhoorbaar broek. Ze zijn niet, omdat ze niet via de neus of mond inademen. In plaats daarvan insecten tekenen in zuurstof door gaten in hun lichaam bekend als spiracles en pomp de zuurstof via een systeem van steeds meer kleine buizen (tracheae) die zuurstof rechtstreeks aan de weefsels en spieren leveren. Insecten hebben meestal een paar spiracles voor elk segment borst- en buikholte.
De dezelfde buizen die zuurstof in het insect lichaam transport inluiden uit kooldioxide. Insecten gebruiken verschillende methoden om kooldioxide, met inbegrip van de thoracale spiracles (die zich het dichtst bij het hoofd) openen om te nemen in zuurstof terwijl uitademen kooldioxide door de abdominale spiracles vrij te geven. Insecten gebruiken ook verschillende mechanismen de zuurstof naar de weefsels te pompen.
Dit systeem is veel efficiënter dan het systeem dat gewervelde dieren geëvolueerd. Insecten leveren veel grotere volumes van zuurstof, in verhouding tot hun grootte, dan zoogdieren doen. Ze leveren ook zuurstof rechtstreeks naar de weefsels, terwijl gewervelde dieren zuurstof in het bloed ontbinden, het transport naar de weefsels, en vervolgens opnieuw de zuurstof naar bruikbare vorm converteren.
Live-action beelden
Omdat insecten in zuurstof door spiracles die ze openen en sluiten nemen als nodig, en omdat zij in een grote winkel van zuurstof nemen kunnen, ze een lange tijd zonder ademhaling leven kunnen door hun spiracles sluiten en het terugdringen van hun activiteit.
Kirkton, de Voorzitter van het symposium "Insecten zijn kunnen overleven hypoxische omgevingen," uitgelegd. "Ze kunnen afsluiten en overleven voor uren of dagen. Ze hebben een lage stofwisseling en hun spiracles kunnen sluiten. Als u Lance Armstrong, de bee en de kolibrie vergelijkt, de honingbij is de kampioen van de zuurstoftoevoer,"zei hij. Maar op hetzelfde moment, insecten kunnen overleven lage niveaus van zuurstof voor een relatief lange tijd.
Onderzoekers hebben sinds 1911 wanneer August Krogh motten en sprinkhanen onderzocht kochten het insect tracheale ademhalingssysteem. Krogh de interesse in zuurstof levering leidde hem later te bestuderen bloedverspreiding in zoogdieren haarvaten, waarvoor hij ontving de Nobelprijs in 1920. Maar de komst van synchrotron x-stralen, een geavanceerde vorm van x-ray scan, heeft onlangs toegestaan wetenschappers om te leren veel meer over hoe insecten ademen. De nieuwe beeldtechnologie kunt wetenschappers te observeren de ademhaling van levende insecten.
Dit voorschot in technologie ook komt op een moment wanneer fysiologen zijn meer te leren over de genen die controle van de ademhaling. Wanneer fysiologen op het symposium verzamelen, zal zij deze nieuwe ontwikkelingen en overwegen een routekaart voor toekomstig onderzoek, zei Kirkton.
Het symposium, die ook wordt gesponsord door de Londense Journal of Physiology , zal de volgende sprekers beschikken:
Gabriel Haddad, van de University of California, San Diego, zal spreken over de "genetische basis voor hypoxie tolerantie in Drosophila melanogaster." Haddad is geïnteresseerd in het vermogen van drosophila (fruitvlieg), om te overleven perioden van hypoxie, dat wil zeggen perioden van onvoldoende zuurstof leveren. Hij onderzoekt de rol van de fruitvlieg genen spelen in het vermogen van de zenuwcellen om zelfs onder hypoxische voorwaarden gezond te blijven. Het onderzoek beoogt te leiden tot betere manieren om te beschermen van mensen die perioden van hypoxie dankzij medische noodsituatie of ongevallen lijden.