史前大昆虫缘于氧气有毒？

3亿年前的天空是由像现代海鸥那么大的肉食蜻蜓所统治的。很长一段时间以来，这些蜻蜓和与其同时代的虫子们为何都长得那么大一直是个迷。

目前的主流学说认为：这些史前巨虫之所以长这么大，是得益于大气中极高的氧含量为巨大的身体提供了足够的能量。但是一个新的研究却试图告诉我们一个相反的结论：高氧气含量并没有帮助昆虫长大，反而对昆虫幼虫有毒性；为了抵御氧气的毒害，虫子们不得不长那么大。

无法控制空气吸入量的昆虫幼虫

在距今约3.59亿-2.99亿年前石炭纪，天空曾被巨型蜻蜓的双翼所遮蔽，大地上时刻都有比现代老鼠还要大的蟑螂在漫游。

在那个时代，广阔的低地里满是湿地与森林，巨大的原始树木（包括石松类、有节类、真蕨类等）向天空中排放了过量的氧气，导致大气中氧气含量达到了30%——几乎比现代大气氧含量高上一半，而大气中高含量氧气也造成了水体中的氧分压很高。之前有关昆虫“巨人症”的理论都认为，这样的富氧环境保证了昆虫即使长得那么大，也依旧有足够的氧气提供代谢所需。

但英国普利茅斯大学的文贝克（Wilco Verberk）和他的同事比尔顿（David Bilton）通过研究之后却发现，过高的氧分压对水生的昆虫幼虫是有害的，无论是石蝇还是蜻蜓的幼虫都是如此。相对于生活在陆地上的成虫来说，这些昆虫的幼虫更容易受到高氧分压的伤害。这可能是因为水中生存的幼虫大都利用表皮作气体交换的工具（水生昆虫的鳃都是体壁突出形成），它们无法控制进入身体的气体的量。与之相反，这些昆虫的成虫都是靠气管系统（tracheal system）来呼吸，气管的开口——气孔（spiracles）——能够受神经控制而关闭，因而它们可以控制空气的吸入量。

过高的氧气含量对生命是有害的。人类暴露于过剩的氧气中会使细胞损伤，继而出现视觉问题、呼吸困难、恶心反胃和抽搐等现象。

石炭纪的昆虫幼虫都得面对氧气过剩这个难题，而似乎大部分水生的昆虫幼虫都无法很好的解决过多氧气摄入的问题。如果这个问题得不到解决，就会威胁到它们的生存。

一个解决之道就是长得更大。相同形状的物体体积越大，相对表面积就越小。而表面积越小，通过表皮进入体内的气体就越少。只要体型够大，昆虫幼虫就不会被剩氧气伤害。

较低的氧气含量会让昆虫行动迟缓？

这个新的理论也能解释为何在氧气含量开始下降之后的一段时间内巨型昆虫依旧能够存在。

巨型昆虫的成虫能够通过气孔控制进入身体的氧气量，当大气中氧气含量下降的时候，它们只需要把气孔打开的时间增加就好了。直到气孔一直张开也无法获得足够的氧气时，这些巨型昆虫才会因为氧气不够用造成运动能力受到限制，从而被体型较小的同类取代。