Причин может быть много, чтоб явно ее установить изучите статистику и логи на серверах. Первым делом посмотрите не уперлись ли вы в выделенную полосу канала:) Проанализируйте вывод запроса SHOW STATUS в MySQL, посмотрите на загрузку винтов.
Ответ от запроса в браузер с задержкой возвращается или в JS callback? Если в браузер, то первым делом залогируйте все, что касается этого запроса на сервере (время выполнения в базе, время обработки и т.д.). Станет понятным в какую сторону копать.
