1830-luvulla saksalainen luonnontieteilijä nimeltä Renous pidätettiin San Fernando, Chile harhaopista. Hänen valtauksensa? Se voisi muuttaa toukat perhosiksi. Muutamaa vuotta myöhemmin Renous kertoi tarinastaan Charles Darwinille, joka huomasi sen Beaglen matkalla.,
Vangitseminen joku väittää mitä tänään voidaan pitää yhteisen tietämyksen saattaa tuntua äärimmäinen, mutta metamorfoosi—prosessi, jonka kautta jotkut eläimet äkillisesti muuttaa niiden elinten syntymän jälkeen—on pitkään innoittanut väärinkäsitys ja mystiikkaa. Ihmiset on tiedossa ainakin vuodesta aika muinaisen Egyptin, että matoja ja toukkia kehittyä aikuisten hyönteisiä, mutta kehitys hyönteisten metamorfoosi on edelleen todellinen biologinen mysteeri jopa tänään., Jotkut tutkijat ovat ehdottaneet omituinen alkuperä tarinoita, kuten Donald Williamsonin ajatus, että perhonen metamorfoosi johti antiikin ja vahingossa pariutumisen kahden eri lajin—yksi, joka kiemurteli pitkin maahan ja yksi, että flitted läpi ilmaa.
metamorfoosi on todella omituinen prosessi, mutta selitys sen evoluutiolle ei vaadi tällaisia perusteettomia teorioita (Williamsonin hypoteesin kritiikistä katso tämä tutkimus)., Yhdistämällä todisteet fossiilisten ennätys tutkimukset hyönteisten anatomia ja kehitys, biologit ovat perustaneet uskottava kerronta alkuperästä hyönteisten metamorfoosi, jossa ne edelleen tarkistaa kun uusia tietoja pintoja. Maan historian varhaisimmat hyönteiset eivät metamorfoituneet, vaan ne kuoriutuivat munista, lähinnä pienoiskokoisina aikuisina. 280-300 miljoonaa vuotta sitten jotkut hyönteiset alkoivat kuitenkin kypsyä hieman eri tavalla—ne kuoriutuivat muodoissa, jotka eivät näyttäneet eivätkä käyttäytyneet aikuisten versioidensa tavoin., Muutos osoittautui huomattavan hyödylliseksi: nuoret ja vanhat hyönteiset eivät enää kilpailleet samoista resursseista. Metamorfoosi onnistui niin hyvin, että nykyään jopa 65 prosenttia maapallon kaikista eläinlajeista on metamorfoivia hyönteisiä.
muna idea
Vuonna 1651 englanti lääkäri William Harvey julkaisi kirjan, jossa hän ehdotti, että toukat ja muut hyönteiset ovat olleet vapaa-eläviä alkioita, että hylätty ravinteiden huono ”epätäydellinen munat”, ennen kuin he kypsynyt., Harvey väitti, että kotelo tai kotelo toukka tuli aikana sen koteloasteen vaiheessa oli toinen muna, joka ennenaikaisesti haudottu alkio oli syntynyt uudelleen. Hän viihdytti ajatusta, että toukka olisi yksi olento ja perhonen aivan eri peto.
osa Harveyn ajatuksista oli prescientiä, mutta hän lähinnä tulkitsi väärin havaitsemaansa. Vuonna 1669 hollantilainen biologi Jan Swammerdam hylkäsi Harveyn käsite kotelo kuin muna ja perhonen eri eläin kuin toukka., Swammerdam leikellään kaikenlaisia hyönteisiä mikroskoopilla, jossa vahvistetaan, että toukka, kotelo ja aikuinen hyönteinen olivat vaihetta kehityksessä yksilö, ei erillisiä olentoja. Hän osoitti, että toukan sisältä saattoi löytyä epäkypsiä koin-ja perhosen ruumiinosia jo ennen kuin se kehräsi kotelokopan tai muodosti kotelokopan. Joissakin mielenosoituksia, esimerkiksi Swammerdam kuorittu ihoa pois, silkkiäistoukat—toukka kotieläiminä silkki koi (Bombyx mori)—paljastaa alkeellisia siivet sisällä.,
Tänään, biologit tietävät, että nämä aikuisten rakenteet syntyvät klustereita soluja kutsutaan imaginal levyjä, joista ensimmäinen lomake, kun hyönteinen alkio kehittyy sen muna. Joillakin lajeilla, imaginal levyjä edelleen pitkälti lepotilassa kunnes kotelo-vaiheessa, jonka aikana ne nopeasti lisääntyä ja kasvaa aikuinen jalat, siivet ja silmät, käyttäen liuennut toukka-solujen polttoainetta ja rakennuspalikoita. Muiden lajien, imaginal levyjä alkaa ottaa muodon aikuisen kehon osia ennen kuin hyönteinen pupates (Ks. Sivupalkki: Kuinka Toukka muuttuu Perhonen?,)
Swammerdam myös tunnusti, että kaikki hyönteiset eivät metamorfoidu samalla tavalla. Hän ehdotti neljänlaista metamorfoosia, jonka biologit myöhemmin tislasivat kolmeen luokkaan. Siivettömät ametaboliset hyönteiset, kuten hopeakala ja harjakset, käyvät läpi vain vähän tai ei lainkaan metamorfoosia. Kun ne kuoriutuvat munista, ne näyttää jo aikuisia, joskin pientä, ja vain kasvaa ajan kuluessa läpi useita molts, jossa he irtoa heidän exoskeletons., Hemimetaboly, tai epätäydellinen muodonvaihdos, kuvailee hyönteiset, kuten torakat, heinäsirkkoja ja sudenkorentoja, jotka kuoriutuvat nymfit—pienoisversioita aikuisten muotoja, jotka vähitellen kehittää siivet ja toimiva sukupuolielimissä, koska ne karvanlähtö ja kasvaa. Holometaboly, tai täydellinen metamorfoosi, viittaa hyönteisiä, kuten kovakuoriaisia, kärpäsiä, perhosia, perhosia ja mehiläisiä, jotka kuoriutuvat kuten lieriömäisiä toukkia, jotka lopulta anna uinuva koteloasteen vaiheessa ennen nousemassa aikuiset, jotka näyttävät mitään, kuten toukkia., Hyönteisten osuus kaikista eläinlajeista voi olla 80-90 prosenttia, mikä tarkoittaa, että 45-60 prosenttia kaikista maapallon eläinlajeista on hyönteisiä, jotka käyvät läpi täydellisen metamorfoosin erään arvion mukaan. On selvää, että tällä elämäntavalla on etunsa.
uuden sukupolven
täydellinen metamorfoosi kehittyi todennäköisesti epätäydellisestä metamorfoosista. Vanhimmat fossiloituneet hyönteiset kehittyivät paljon nykyisten ametabolisten ja hemimetabolisten hyönteisten tavoin-niiden poikaset näyttivät aikuisilta. 280 miljoonan vuoden takaiset fossiilit kertovat kuitenkin erilaisen kehitysprosessin syntyneen., Noin tällä kertaa, jotkut hyönteiset alkoi luukku niiden munia ei ole kuin minimaalisia aikuisia, mutta kuten lieriömäisiä otuksiin kanssa pullea elinten ja monet pienet jalat. Illinoisissa, esimerkiksi, paleontologit paljastui nuori hyönteinen, joka näyttää risteytys toukka ja kriketti, pitkät karvat pinnoite sen elin. Se eli trooppisessa ympäristössä ja kävi todennäköisesti läpi lehtikarikkeen ravinnoksi.,
Biologit eivät ole lopullisesti määritetty, miten tai miksi jotkut hyönteiset alkoivat kuoriutuvat toukaksi, mutta Lynn Riddiford ja James Truman, entinen University of Washington Seattlessa, on rakennettu yksi kaikkein kattavin teorioita. He huomauttavat, että hyönteiset, jotka erääntyvät kautta puutteellisia metamorfoosi läpi lyhyt elämänvaihe ennen tulossa nymfit—pro-nymphal vaiheessa, jossa hyönteiset näyttävät ja käyttäytyvät eri tavalla kuin niiden todellinen nymphal muotoja., Jotkut hyönteiset siirtyminen pro-nymfit nymfit kun vielä muna; toiset pysyvät pro-nymfit tahansa vain muutaman minuutin-muutaman päivän kuluttua kuoriutumisesta.
Ehkä tämä pro-nymphal vaiheessa, Riddiford ja Truman ehdottaa, kehittynyt toukka täydellisen muodonmuutoksen. Ehkä 280 miljoonaa vuotta sitten, kautta mahdollisuus mutaatio, jotkut pro-nymfit ei imeä kaikki keltuainen niiden munat, jolloin arvokas resurssi käyttämättä., Vastauksena tämä epäsuotuisa tilanne, jotkut pro-nymfit saanut uusia kykyjä: kyky aktiivisesti ruokkia, slurp up extra keltuainen, kun vielä munan sisällä. Jos tällainen pro-nymfit syntyi niiden munat ennen kuin ne pääsivät nymphal vaiheessa, he olisivat voineet jatkaa ruokinta itsensä ulkomaailmaan., Yli sukupolvien, nämä pikkulasten hyönteiset voivat jääneet pitkittynyt pro-nymphal vaiheessa pidempiä aikoja, kasvava wormier koko ajan ja erikoistunut ruokavalion, jotka poikkesivat heidän aikuisten selves vievää hedelmiä ja lehtiä, pikemminkin kuin nektaria tai muita pienempiä hyönteisiä. Lopulta näistä prepubescent pro-nymfeistä tuli täysimittaisia toukkia, jotka muistuttivat nykyisiä toukkia. Näin täydellisen metamorfoosin toukkavaihe vastaa keskeneräisen metamorfoosin pro-nymfaalista vaihetta., Koteloasteen vaiheessa syntyi myöhemmin kuin eräänlainen tiivistetty nymphal vaiheessa, että sinkoutua toukat kiemurtelevat niiden seksuaalisesti aktiivinen siivekäs aikuinen muotoja.
Jotkut anatomiset, hormonaaliset ja geneettiset todisteet tukevat tätä evoluution skenaario. Anatomisesti, pro-nymfit on melkoisesti yhteistä ovat hyönteisiä, jotka käyvät läpi täydellisen muodonmuutoksen: ne ovat pehmeitä elimiä, ettei hilseilevä haarniska ja niillä kehittymätön hermoston. Broad-niminen geeni on välttämätön täydellisen metamorfoosin kotelovaiheelle., Jos tyrmäät tämän geenin, toukka ei koskaan muodosta koteloa eikä jää perhoseksi. Sama geeni on tärkeä molting aikana nymphal vaiheessa puutteellisia metamorfoosi, vahvistavia vastaavuuden nymfi ja kotelo. Samoin, sekä pro-nymfit ja toukat on korkea nuorten hormoni, jonka tiedetään tukahduttaa kehitystä aikuisten ominaisuuksia., Vuonna hyönteisiä, jotka tehdään epätäydellinen muodonvaihdos, tasot nuorten hormoni dip ennen pro-nymfi molts osaksi nymfi; täydellinen metamorfoosi, kuitenkin, nuoriso-hormoni on edelleen tulva toukka on elin, kunnes juuri ennen kuin se pupates. Kehitys puutteellisia metamorfoosi osaksi täydellinen metamorfoosi todennäköisesti mukana geneettinen nipistää, että kylpee alkion nuorten hormoni tavallista aikaisemmin ja pidetään hormoni korkea epätavallisen kauan aikaa.,
Kuitenkin metamorfoosi kehittynyt, valtava määrä, muuntaa hyönteisten planeetalla puhua sen menestys lisääntymis-strategia. Täydellisen metamorfoosin ensisijainen etu on poistaa nuorten ja vanhojen välinen kilpailu. Toukkahyönteisillä ja aikuisilla hyönteisillä on hyvin erilaiset ekologiset lokerot. Ottaa huomioon, että toukat ovat kiireisiä gorging itsensä lehdet, täysin pyyteetöntä lisääntymiseen, perhosia flitting alkaen kukka kukka etsimään mettä ja kaverit., Koska ovat ja aikuiset eivät kilpaile keskenään, tilaa tai resursseja, enemmän jokainen voi elää suhteessa lajeja, joissa nuoret ja vanhat elävät samoissa paikoissa ja syödä samoja asioita. Viime kädessä monien elämän hämmästyttävien muodonmuutosten sysäys selittää myös hyönteisten metamorfoosin: selviytymisen.