Tiga ratus juta tahun lalu, Bumi lebih mirip taman bermain raksasa untuk serangga yang ukurannya bikin ngiler sekaligus ngeri. Bayangkan saja, capung sebesar burung camar dan serangga serupa capung dengan lebar sayap setara dengkul orang dewasa berkeliaran bebas. Fenomena "makhluk kolosal" ini selama puluhan tahun dikaitkan dengan tingginya kadar oksigen di atmosfer purba, sekitar 45% lebih tinggi dari sekarang. Udara yang lebih 'kental' ini konon menjadi kunci mengapa serangga-serangga purba bisa tumbuh absurd. Namun, baru-baru ini, sebuah penelitian terbaru menggoyang fondasi teori yang sudah mendarah daging itu, menyisakan misteri yang lebih dalam: kenapa mereka segede itu, sih?
Oksigen 'Super' atau Strategi Pernapasan 'Malas'?
Penjelasan klasik soal serangga raksasa mengaitkan ukuran mereka dengan cara bernapas. Berbeda dengan mamalia yang punya paru-paru canggih, serangga mengandalkan jaringan tabung udara yang disebut sistem trakeal. Oksigen masuk melalui lubang kecil di tubuh (spirakel) lalu menyebar ke seluruh jaringan melalui tabung-tabung ini, langsung ke otot-otot yang membutuhkan. Semakin besar serangga, semakin jauh jarak yang harus ditempuh oksigen oleh difusi (perpindahan molekul dari konsentrasi tinggi ke rendah). Nah, teori lama berargumen bahwa dengan kadar oksigen tinggi, difusi menjadi lebih efisien dan sanggup menopang kebutuhan energi serangga super besar. Masalahnya, semakin besar tubuh, semakin tidak efisien difusi oksigen itu sendiri. Jika ada sedikit saja hambatan, si serangga raksasa bisa saja 'mati lemas' saat terbang.
Teori ini sempat kokoh berdiri sejak studi di tahun 1990-an yang menyimpulkan adanya korelasi langsung antara kadar oksigen atmosfer yang memuncak sekitar 300 juta tahun lalu dengan maraknya serangga kolosal. Konsepnya sederhana: udara lebih banyak, serangga bisa 'mengkonsumsi' lebih banyak, lalu tubuh pun membesar. Ibaratnya, kalau punya pasokan bensin melimpah, mobil sport bisa dipacu lebih kencang dan lebih jauh, bahkan mungkin dimodifikasi jadi lebih bongsor.
Namun, pandangan konvensional ini mulai dipertanyakan. Sebuah studi baru yang dipublikasikan di Nature, dipimpin oleh Edward (Ned) Snelling dari University of Pretoria, menggunakan mikroskop elektron berdaya tinggi untuk menyelami lebih dalam lagi mekanisme pernapasan serangga. Fokusnya adalah pada trakeol, ujung-ujung terkecil dari sistem trakeal yang langsung bersentuhan dengan sel otot. Apakah jumlah dan ukuran trakeol ini benar-benar menjadi 'botol leher' bagi pasokan oksigen serangga raksasa?
Intip 'Dapur' Pernapasan Serangga Modern: Ada yang Aneh?
Temuan mengejutkan dari penelitian Snelling adalah bahwa trakeol biasanya hanya menyumbang sekitar 1% atau bahkan kurang dari volume total otot terbang pada serangga pada umumnya. Sekecil itu? Bahkan ketika proporsi ini diterapkan pada model serangga raksasa era Karbonifer, jumlah trakeol yang dibutuhkan tetap tergolong minimal. Ini menyiratkan bahwa otot terbang serangga modern saja sudah sangat efisien dalam menangkap oksigen, tanpa perlu 'membanjiri' seluruh otot dengan tabung pernapasan. Dengan kata lain, kapasitas trakeol sepertinya bukan batasan utama.
Ini memberikan pandangan baru: serangga secara teoritis bisa saja meningkatkan jumlah trakeol mereka secara drastis tanpa menghadapi kendala struktural yang berarti. Jika pasokan oksigen melalui difusi di trakeol bukanlah faktor pembatas utama, lalu apa yang sebenarnya menahan serangga untuk tumbuh lebih besar di masa kini? Pertanyaan ini jadi semakin relevan ketika membandingkan dengan hewan lain.
Dalam studi yang sama, perbandingan dilakukan dengan hewan vertebrata, seperti burung dan mamalia. Jaringan pembuluh darah kapiler di otot jantung mereka, yang bertugas mengangkut oksigen, menempati ruang sekitar sepuluh kali lebih besar dibandingkan trakeol pada otot terbang serangga. Angka ini menunjukkan potensi evolusioner yang jauh lebih besar pada vertebrata untuk meningkatkan 'infrastruktur' pengiriman oksigen jika memang itu yang menjadi faktor pembatas ukuran tubuh. Jelas, serangga punya 'ruang gerak' lebih luas dalam hal ini.
"Jika oksigen atmosfer benar-benar membatasi ukuran tubuh maksimum serangga, maka seharusnya ada bukti kompensasi pada tingkat trakeol," ujar Snelling. Ia menambahkan bahwa meskipun ada sedikit kompensasi pada serangga yang lebih besar, dampaknya sangatlah kecil jika dilihat secara keseluruhan. Ini semakin memperkuat argumen bahwa kadar oksigen saja bukanlah penentu tunggal ukuran kolosal serangga purba.
Misteri 'Size Does Matter' di Era Karbonifer
Meski penelitian Snelling memberikan pukulan telak pada teori oksigen sebagai satu-satunya dalang di balik serangga raksasa, para ilmuwan tetap berhati-hati. Ada kemungkinan oksigen masih berperan, mungkin pada bagian tubuh lain yang berbeda atau pada tahap awal transportasi oksigen sebelum mencapai otot. Jadi, menyingkirkan peran oksigen sepenuhnya juga bukan langkah bijak. Namun, satu hal yang pasti, difusi oksigen di dalam trakeol otot terbang bukanlah faktor pembatas yang signifikan untuk ukuran serangga.
Ini berarti para peneliti kini harus membuka 'kotak pandora' penjelasan lain. Mengapa serangga pada masa itu bisa mencapai ukuran yang luar biasa? Beberapa hipotesis lain mulai muncul ke permukaan. Salah satunya adalah tekanan predasi yang lebih rendah. Mungkin saja, predator alami serangga saat itu belum se-evolusioner sekarang, memberikan 'ruang aman' bagi serangga untuk tumbuh dan berkembang biak tanpa terancam punah dalam sekejap. Bayangkan saja, jika tidak ada ayam yang siap menyantap tikus, mungkin tikus juga bisa tumbuh lebih besar!
Faktor lain yang tak kalah menarik adalah batasan fisik dari eksoskeleton serangga itu sendiri. Kerangka luar yang keras ini memberikan perlindungan, namun juga bisa menjadi batasan. Seiring tubuh serangga membesar, eksoskeleton harus menopang beban yang semakin berat. Mungkin saja, ada titik kritis di mana eksoskeleton tidak lagi mampu menahan tekanan dari massa tubuh yang terus bertambah, menyebabkan serangga raksasa kesulitan bergerak, bahkan patah tulang. Mirip dengan memakai baju zirah yang terlalu berat, lama-lama punggung juga pegal.
Jadi, meskipun teori oksigen kini sedikit goyah, misteri di balik ukuran 'monster' serangga purba belum sepenuhnya terpecahkan. Apakah itu kombinasi dari berbagai faktor - lingkungan yang mendukung, minimnya predator, atau batasan mekanis tubuh? Untuk saat ini, teka-teki raksasa ini masih menjadi lahan subur untuk penelitian lebih lanjut, mengingatkan bahwa alam semesta purba menyimpan banyak kejutan yang siap membuat kita terkagum-kagum sekaligus geleng-geleng kepala.