i 1830 ‘ erne blev en tysk naturforsker ved navn Renous arresteret i San Fernando, Chile for kætteri. Hans påstand? Han kunne gøre larver til sommerfugle. Et par år senere fortalte Renous sin historie til Charles Dar .in, der bemærkede det i rejsen af Beagle.,
at Fængsle nogen for at hævde, hvad der i dag kan betegnes som fælles viden, der kan virke ekstrem, men metamorfose—den proces, hvorigennem nogle dyr pludselig ændrer deres organer efter fødslen—har længe inspireret misforståelser og mystik. Folk har kendt siden i det mindste det gamle Egypts tid, at orme og larver udvikler sig til voksne insekter, men udviklingen af insektmetamorfose forbliver et ægte biologisk mysterium selv i dag., Nogle forskere har foreslået aparte Oprindelse fortællinger, såsom Donald .illiamson ID.om, at sommerfugl metamorfose skyldtes en gammel og utilsigtet parring mellem to forskellige arter—en, der krøllede langs jorden og en, der fløj gennem luften.
metamorfose er en virkelig bisarr proces, men en forklaring på dens udvikling kræver ikke sådanne ubegrundede teorier (for en kritik af hypothesisilliamsons hypotese, se denne undersøgelse)., Ved at kombinere oplysninger fra den fossile record med undersøgelser om insekters anatomi og udvikling, biologer har etableret en plausibel fortælling om oprindelsen af insekt metamorfose, hvor de fortsætter med at revidere som ny information overflader. De tidligste insekter i Jordens historie metamorfoser ikke; de klækkede af æg, hovedsageligt som miniatyr voksne. For mellem 280 millioner og 300 millioner år siden begyndte nogle insekter imidlertid at modnes lidt anderledes—de klækkede ud i former, der hverken så ud eller opførte sig som deres voksne versioner., Dette skift viste sig bemærkelsesværdigt gavnligt: unge og gamle insekter konkurrerede ikke længere om de samme ressourcer. Metamorfose var så vellykket, at i dag er så mange som 65 procent af alle dyrearter på planeten metamorfoserende insekter.i 1651 udgav den engelske læge publishedilliam Harvey en bog, hvori han foreslog, at larver og andre insektlarver var fritlevende embryoner, der forladte næringsfattige “ufuldkomne æg”, før de modnes., Harvey hævdede endvidere, at kokonen eller chrysalis, en larve, der kom ind i puppetrinnet, var et andet æg, hvor det for tidligt udklækkede embryo blev født igen. Han underholdt tanken om, at en larve var en skabning, og en sommerfugl var et helt andet dyr.
nogle af Harveys ideer var forudseende, men han misforstod for det meste det, han observerede. I 1669 afviste den hollandske biolog Jan s .ammerdam Harveys opfattelse af puppen som et æg og sommerfuglen som et andet dyr end larven., S .ammerdam dissekerede ALLE slags insekter under et mikroskop, hvilket bekræfter, at larven, puppen og voksen insektet var faser i udviklingen af et enkelt individ, ikke forskellige skabninger. Han viste, at man kunne finde umodne møl og sommerfugl kropsdele inde i en larve, selv før det spundet en kokon eller dannet en puppe. I nogle demonstrationer skrællede s .ammerdam for eksempel huden af silkeorme—larvestadiet i den domesticerede silkemøl (bomby.mori)—for at afsløre de rudimentære vinger indeni.,
i dag ved biologer, at disse voksne strukturer stammer fra klynger af celler kaldet imaginale diske, som først dannes, når et insektembryo udvikler sig i sit æg. I nogle arter, imaginale diske forbliver stort set sovende indtil puppetrinnet, hvor de hurtigt spreder sig og vokser til voksne ben, vinger og øjne, ved hjælp af opløste larveceller som brændstof og byggesten. I andre arter begynder imaginale diske at tage form af voksne kropsdele, før insektpupperne (se sidebjælke: Hvordan bliver en larve til en sommerfugl?,)
s .ammerdam erkendte også, at ikke alle insekter metamorfoser på samme måde. Han foreslog fire slags metamorfose, som biologer senere destillerede i tre kategorier. Vingeløse ametaboliske insekter, såsom sølvfisk og børstehaler, gennemgår ringe eller ingen metamorfose. Når de klekkes fra æg, ser de allerede ud som voksne, omend små, og bliver simpelthen større over tid gennem en række Molter, hvor de kaster deres eksoskeletter., Hemimetaboly, eller ufuldstændig metamorfose, beskriver insekter som kakerlakker, græshopper og dragonflies, der klækkes som nymfer—miniatureversioner af deres voksne former, der gradvist udvikler vinger og funktionelle kønsorganer, når de smelter og vokser. Holometaboly, eller fuldstændig metamorfose, henviser til insekter som biller, fluer, sommerfugle, møller og bier, der klækkes som ormlignende larver, der til sidst kommer ind i et hvilende puppetrin, før de dukker op som voksne, der ikke ligner larverne., Insekter kan tegne sig for mellem 80 og 90 procent af alle dyrearter, hvilket betyder 45 til 60 procent af alle dyrearter på planeten er insekter, der gennemgår fuldstændig metamorfose ifølge et skøn. Det er klart, at denne livsstil har sine fordele.
En ny generation
komplet metamorfose udviklede sig sandsynligvis ud af ufuldstændig metamorfose. De ældste fossiliserede insekter udviklede sig meget som moderne ametaboliske og hæmimetaboliske insekter – deres unge lignede voksne. Fossiler, der dateres til 280 millioner år siden, registrerer imidlertid fremkomsten af en anden udviklingsproces., Omkring denne tid begyndte nogle insekter at klække fra deres æg ikke som små voksne, men som ormlignende critters med klumpede kroppe og mange små ben. I Illinois, for eksempel, afslørede paleontologer et ungt insekt, der ligner et kryds mellem en larve og en cricket, med lange hår belægning på kroppen. Det levede i et tropisk miljø og sandsynligvis rodede gennem bladkuld til mad.,
Biologer har ikke endeligt besluttet, hvordan eller hvorfor nogle insekter begyndte at luge i en larve form, men Lynn Riddiford og James Truman, tidligere af University of Washington i Seattle, har opbygget en af de mest omfattende teorier. De påpeger, at insekter, der modnes gennem ufuldstændig metamorfose, passerer gennem et kort livsfase, før de bliver nymfer—pro-nymphal-scenen, hvor insekter ser ud og opfører sig anderledes end deres sande nymphale former., Nogle insekter overgår fra Pro-nymfer til nymfer, mens de stadig er i ægget; andre forbliver pro-nymfer overalt fra blot minutter til et par dage efter udklækning.
måske denne pro-nymphal fase, Riddiford og Truman foreslår, udviklet sig til larvestadiet af fuldstændig metamorfose. For måske 280 millioner år siden, gennem en tilfældighedsmutation, kunne nogle pro-nymfer ikke absorbere al æggeblommen i deres æg, hvilket efterlod en dyrebar ressource ubrugt., Som reaktion på denne ugunstige situation fik nogle pro-nymfer et nyt talent: evnen til aktivt at fodre, for at slurpe den ekstra æggeblomme, mens den stadig er inde i ægget. Hvis sådanne pro-nymfer dukkede op fra deres æg, før de nåede nymfestadiet, ville de have været i stand til at fortsætte med at fodre sig selv i omverdenen., I løbet af generationerne, disse spædbarnsinsekter kan have været i en langvarig Pro-nymphal-fase i længere og længere perioder, voksende wormormier hele tiden og specialiseret sig i diæter, der adskiller sig fra dem fra deres voksne selv—forbrugende frugter og blade, snarere end nektar eller andre mindre insekter. Til sidst blev disse præpubescent pro-nymfer fulde larver, der lignede moderne larver. På denne måde svarer larvestadiet af fuldstændig metamorfose til det pro-nymfale stadium af ufuldstændig metamorfose., Puppetrinnet opstod senere som en slags kondenseret nymphal fase, der katapulterede de vridende larver i deres seksuelt aktive bevingede voksne former.nogle anatomiske, hormonelle og genetiske beviser understøtter dette evolutionære scenario. Anatomisk har pro-nymfer en hel del til fælles med larverne af insekter, der gennemgår fuldstændig metamorfose: de har begge bløde kroppe, mangler skællet rustning og besidder umodne nervesystemer. Et gen ved navn broad er afgørende for puppestadiet af fuldstændig metamorfose., Hvis du slår ud dette gen, danner en larve aldrig en puppe og undlader at blive en sommerfugl. Det samme gen er vigtigt for smeltning under nymfestadiet af ufuldstændig metamorfose, hvilket bekræfter ækvivalensen af nymfe og puppe. Ligeledes har både pro-nymfer og larver høje niveauer af juvenil hormon, som er kendt for at undertrykke udviklingen af voksne træk., Hos insekter, der gennemgår ufuldstændig metamorfose, niveauer af juvenil hormon dip før pro-nymfe smelter ind i nymfen; i fuldstændig metamorfose, imidlertid, juvenil hormon fortsætter med at oversvømme larvens krop indtil lige før det popper. Udviklingen af ufuldstændig metamorfose til fuldstændig metamorfose involverede sandsynligvis en genetisk finjustering, der badede embryoet i juvenil hormon hurtigere end normalt og holdt niveauerne af hormonet højt i en usædvanlig lang tid.,
men metamorfose udviklede sig, det enorme antal metamorfoserende insekter på planeten taler for sin succes som en reproduktiv strategi. Den primære fordel ved fuldstændig metamorfose er at eliminere konkurrencen mellem unge og gamle. Larveinsekter og voksne insekter indtager meget forskellige økologiske nicher. Mens larver har travlt med at gorging sig på blade, fuldstændig uinteresseret i reproduktion, flyver sommerfugle fra blomst til blomst på jagt efter nektar og kammerater., Fordi larver og voksne ikke konkurrerer med hinanden om plads eller ressourcer, kan flere af hver sameksistere i forhold til arter, hvor unge og gamle bor på de samme steder og spiser de samme ting. I sidste ende forklarer drivkraften for mange af livets forbløffende transformationer også insektmetamorfose: overlevelse.