Tại sao côn trùng lại có kích thước nhỏ bé như vậy? Vì sao con gián mất đầu mà vẫn có thể sống và hô hấp bình thường?

Khi bạn nghe được rằng nếu khi cắt đầu của một con gián, nó sẽ không chết bởi vết cắt ấy, thay vào đó là mất mạng vì đói khát, liệu rằng bạn có tin vào điều đó không?

Và đã bao giờ bạn tự hỏi rằng vì sao cơ thể của những loài côn trùng ngày nay lại nhỏ bé như vậy?

Trên thực tế, đã có rất nhiều giả thuyết sinh ra để giải thích cho những câu hỏi đó, nhưng hầu hết trong số đó vẫn chưa lý giải được chính xác cơ chế đằng sau kích thước giới hạn của nhiều loài côn trùng trong thế giới hiện đại.

Để tìm hiểu và giải đáp thắc mắc đó, hai nhà côn trùng học trẻ tuổi Brandon Dengfei và James Rogan đã tiến hành giải phẫu những con gián để giúp chúng ta hiểu thêm được cấu trúc bên trong cơ thể của chúng.

Cấu trúc bên ngoài của hầu hết tất cả các loài côn trùng về cơ bản là giống nhau, được chia thành đầu, ngực và bụng, tất cả đều được bảo vệ bởi exoskeletons - bộ xương ngoài.

Những exoskeletons này là cứng và giòn, nếu không có công cụ chuyên nghiệp, việc giải phẫu côn trùng sẽ trở nên rất có khăn và phá vỡ những cấu trúc bên trong của chúng.

Khi tiến hành mở exoskeleton của bụng, chúng ta sẽ thấy cơ thể của nó chứa đầy chất trắng nhầy nhụa. Đây là mô lưu trữ các chất dinh dưỡng như protein, chất béo trong cơ thể chúng, đồng thời cũng là chất chúng ta thấy bị phọt ra khỏi cơ thể sau khi bị chúng ta đập chết.

Sau khi tách bỏ được hết lớp chất trắng này, cơ quan nội tạng của chúng sẽ được nhìn thấy, nhưng trái ngược với cấu trúc nội tạng của cơ thể con người. Loài côn trùng không cần có tim, ngoài ra thì chúng cũng không cần phổi để thở giống như hầu hết các loài vật khác trên hành tinh này.

Tại sao những con côn trùng khổng lồ luôn chỉ được tìm thấy trong phim viễn tưởng, nhưng trong thực tế, những con côn trùng luôn rất nhỏ?

Côn trùng khác với chúng ta, chúng hô hấp nhờ vào các lỗ chân lông ở hai bên cơ thể để thở, đó là một hệ thống trao đổi khí mở, không khí sẽ tự động lưu thông vào và di chuyển tới các cơ quan khác nhau trong cơ thể.

Dạng hô hấp này rất khác chúng ra và cũng có phần khó hiểu, nhưng đó cũng là một trong những lí do giới hạn kích thước của chúng, khiến cho chúng có cơ thể nhỏ bé như những gì mà chúng ta thường thấy.

Đối với hầu hết các loài côn trùng, hệ thống hô hấp mở này được xem là một phần hạn chế cho những chuyến bay dài bởi những ống thở bên trong cơ thể chiếm tỷ lệ và thể tích tương đối lớn so với chúng.

Nếu cơ thể của chúng phát triển to lớn hơn, đồng nghĩa với nhu cầu hấp thụ oxy cao hơn, những ống thở xe mở rộng hơn nhưng có vẻ ống thở sẽ không còn phù hợp với cơ thể lớn bởi chúng dễ tắc nghẽn nếu lưu chuyển không khí với tốc độ cao khi bay.

Nhưng giải thích như vậy cũng không hoàn toàn đúng, trong quá khứ, nhân loại đã phát hiện rất nhiều hóa thạch của những loài côn trùng khổng lồ, điều này cho thấy những loài côn trùng khổng lồ thực sự đã tồn tại trên trái đất. Vậy làm thế nào để giải thích điều đó?

Trong nhiều bài viết khác liên quan đến kích thước sinh vật và môi trường thời cổ đại, có lẽ bạn sẽ nghĩ ngay tới các yếu tố như nhiệt độ, sinh dưỡng và đặc biệt là lượng oxy rồi rào ở thời điểm bấy giờ.

Thật vậy, 3-4 tỷ năm trước, hàm lượng oxy trong khí quyển của Trái đất cao hơn ngày nay khoảng 30% do sự phát triển hưng thịnh của các loài thực vật, điều này chắc chắn đã cải thiện đáng kể hiệu quả hô hấp của côn trùng, do đó những hạn chế của hệ thống hô hấp mở trên côn trùng ngày này gần như không tồn tại vào thời điểm đó.

Để chứng minh điều đó, các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm để theo dõi sự khác biệt và cho thấy những con côn trùng được nuôi ở môi trường có hàm lượng oxy cao sẽ có cơ thể phát triển to và dài hơn 20-25% so với những con côn trùng được nuôi ở điều kiện thông thường.

Mặc dù hệ hô hấp của côn trùng rất khác khi so với chúng ta, nhưng hệ thống tiêu hóa của chúng so với chúng ta lại có rất nhiều điểm tương đồng. Hệ thống này cũng bao gồm một đường tiêu hóa kéo dài từ miệng đến hậu môn, cũng có các cấu trúc như thực quản, dạ dày và ruột.

Nhưng có điều hệ thống tiêu hóa của chúng hiệu quả hơn động vật có vú bởi các chất dinh dưỡng truyền trực tiếp qua thành của đường tiêu hóa, đến các cơ quan lân cận và phần còn lại được chuyển thành chất béo.

Không chỉ vậy, kết cấu thần kinh của côn trùng cũng hết sức đặc biệt, điều đó dẫn đến những sự khác biệt về bộ não của chúng.

Côn trùng sở hữu bộ não có cấu trúc đơn giản, thường rất nhỏ. Ngay cả khi những con côn trùng này to bằng kích thước của con người, bộ não của chúng cũng chỉ có thể to bằng quả óc chó.

Bộ não nhỏ này được sử dụng để điều khiển các hoạt động cấp cao khác nhau, chẳng hạn như các giác quan thị giác, nhưng bộ não này thực sự không cần thiết cho sự sống sót của chúng.

Khi giải phẫu từ lưng của côn trùng, bạn có thể tìm thấy một dây thần kinh và hạch ở giữa những thứ "bầy nhầy" màu trắng.

Những cấu trúc thần kinh này tương tự như trung tâm thần kinh của con người, nhưng chức năng của chúng có phần "ưu việt" hơn các dây thần kinh của động vật có vú.

Các hạch này phân bố đều khắp cơ thể côn trùng và chịu trách nhiệm kiểm soát các cơ quan lân cận.

Ví dụ, hạch nằm trong ngực nên điều khiển bò và bay (nếu có cánh). Nói cách khác, não của côn trùng không chỉ được đặt trên đầu, mà phân bố khắp cơ thể, chúng kiểm soát cơ sở của hơi thở, ăn, tiêu hóa, v.v. Hoạt động.

Do đó, một con gián bị mất đầu, nó sẽ không chết vì mất đi não bộ như ở con người. Chúng sẽ chỉ chết vì đói hoặc thiếu nước vì mất đầu.