Questão de Biologia — Evolução biológica — FUNDATEC 2023

Respiração traqueal dos insetos e a hipótese do gigantismo no Carbonífero

Gabarito: letra B. O sistema respiratório traqueal dos insetos é um sistema de tubos (traqueias) que se ramificam por todo o corpo, levando o oxigênio diretamente às células por difusão. A eficiência desse sistema depende da distância entre os espiráculos (aberturas externas) e os tecidos mais profundos, pois a difusão é eficaz apenas em curtas distâncias. Em atmosferas com maior concentração de oxigênio, como no Carbonífero, a difusão seria mais eficiente, permitindo que insetos atingissem tamanhos maiores. A alternativa B captura exatamente essa limitação: a respiração traqueal impõe um limite de tamanho porque se torna pouco eficiente na oxigenação de tecidos profundos e distantes dos espiráculos.

A questão aborda a fisiologia respiratória dos insetos, um tema de zoologia que conecta anatomia, fisiologia e evolução. O ponto central é entender como o sistema traqueal funciona e por que ele limita o tamanho corporal. Diferentemente dos vertebrados, que possuem sistema circulatório fechado com hemoglobina transportando oxigênio, os insetos possuem sistema circulatório aberto (hemocele) e a hemolinfa não tem função principal de transporte de gases respiratórios. O oxigênio é levado diretamente às células pelas traqueias, que se ramificam em traquéolas, chegando bem próximas às mitocôndrias. A difusão de gases é um processo físico que depende do gradiente de concentração e da distância. Em atmosferas com mais oxigênio, o gradiente é maior, permitindo que a difusão alcance distâncias maiores, o que possibilitaria corpos maiores. Essa é a base da hipótese do gigantismo dos insetos no Carbonífero, quando a concentração de oxigênio atmosférico era significativamente maior que a atual.

A pegadinha da questão está em confundir o sistema circulatório com o respiratório. Muitos candidatos podem pensar que a hemolinfa transporta oxigênio, como o sangue dos vertebrados, mas nos insetos isso não ocorre de forma significativa. O sistema circulatório dos insetos é aberto e tem função principalmente de transporte de nutrientes, hormônios e células de defesa, não de gases respiratórios. A respiração é feita exclusivamente pelo sistema traqueal, que leva o oxigênio diretamente às células. Outra confusão comum é atribuir aos túbulos de Malpighi função respiratória, quando na verdade eles são órgãos excretores, responsáveis pela eliminação de excretas nitrogenadas e equilíbrio iônico.

Alternativa A — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que a baixa afinidade dos pigmentos respiratórios da hemolinfa com o oxigênio impõe limitação ao crescimento. O erro está em mencionar "pigmentos respiratórios da hemolinfa". Nos insetos, a hemolinfa não possui pigmentos respiratórios como a hemoglobina (presente em vertebrados) ou a hemocianina (presente em alguns artrópodes, como crustáceos e aracnídeos). A respiração dos insetos é feita diretamente pelo sistema traqueal, sem necessidade de pigmentos transportadores de oxigênio na hemolinfa. Portanto, a limitação de tamanho não está relacionada à afinidade de pigmentos, mas sim à eficiência da difusão traqueal.

Alternativa B — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Esta alternativa está correta porque descreve com precisão o sistema respiratório traqueal dos insetos e sua limitação. As traqueias são tubos que se abrem para o exterior através dos espiráculos e se ramificam internamente, levando o oxigênio diretamente às células. A difusão de gases é eficiente apenas em distâncias curtas, portanto, quanto mais profundo o tecido e mais distante dos espiráculos, menos eficiente é a oxigenação. Isso impõe um limite ao tamanho corporal dos insetos. Em atmosferas com maior concentração de oxigênio, como no Carbonífero, a difusão é mais eficiente, permitindo que insetos atingissem tamanhos maiores, como os da ordem Meganisoptera, com envergadura de asas superior a 70 centímetros.

Alternativa C — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que os insetos apresentam sistema circulatório fechado, o que é falso. Os insetos possuem sistema circulatório aberto, também chamado de hemocele, no qual a hemolinfa circula livremente pelos espaços entre os órgãos. Além disso, o sistema circulatório dos insetos não tem função principal de troca gasosa, que é realizada pelo sistema traqueal. A afirmação de que a maior concentração de oxigênio eleva as taxas de troca gasosa entre vasos e tecidos é incorreta, pois nos insetos não há vasos sanguíneos que realizem troca gasosa significativa.

Alternativa D — ❌ Incorreta

A alternativa comete dois erros graves. Primeiro, afirma que o sistema circulatório dos insetos não possui função respiratória, o que é verdade, mas atribui essa função aos túbulos de Malpighi, o que é incorreto. Os túbulos de Malpighi são órgãos do sistema excretor, responsáveis pela remoção de excretas nitrogenadas e pelo equilíbrio osmótico e iônico. Eles não têm função respiratória. Segundo, afirma que os túbulos de Malpighi conduzem oxigênio diretamente às células, o que é falso. O oxigênio é conduzido pelo sistema traqueal, não pelos túbulos de Malpighi.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A alternativa afirma que o sistema traqueal leva o oxigênio até a hemolinfa, onde é transportado para os tecidos por difusão simples. Isso está incorreto. O sistema traqueal leva o oxigênio diretamente às células, sem passar pela hemolinfa. As traqueias se ramificam em traquéolas, que penetram nos tecidos e chegam próximas às células, onde o oxigênio difunde diretamente para o citoplasma. A hemolinfa não é o meio de transporte de oxigênio nos insetos. A difusão ocorre diretamente das traquéolas para as células, não da hemolinfa para os tecidos.

Gabarito: letra B.