az 1830-as években egy Renous nevű német természettudóst tartóztattak le a chilei San Fernandóban eretnekség miatt. A követelése? A hernyókat pillangókká változtathatja. Néhány évvel később Renous elmesélte történetét Charles Darwinnak, aki megjegyezte a Beagle útjában.,
Bezárni valakit, azt állítja, amit ma minősül közös tudás lehet, hogy úgy tűnik rendkívüli, de a metamorfózis—az a folyamat, amelyen keresztül egy kis állatok hirtelen átalakítani a szervek a születés után—már régóta ihletett félreértés miszticizmus. Az emberek legalább az ókori Egyiptom ideje óta tudják, hogy a férgek és a lárvák felnőtt rovarokká alakulnak, de a rovar metamorfózisának fejlődése még ma is valódi biológiai rejtély marad., Egyes tudósok idegen eredetű meséket javasoltak, mint például Donald Williamson ötlete, hogy a pillangó metamorfózis két különböző faj közötti ősi és véletlen párzásból származik-az egyik a föld mentén húzódott, a másik pedig a levegőben.
a metamorfózis valóban bizarr folyamat, de evolúciójának magyarázata nem igényel ilyen megalapozatlan elméleteket (Williamson hipotézisének kritikájához lásd ezt a tanulmányt)., Kombinálásával bizonyíték a fosszilis rekord tanulmányok rovar anatómia-fejlesztés, a biológusok megállapították, hogy egy kézenfekvő elbeszélés a származási rovar átalakulás, amely továbbra is felülvizsgálata, mint új információs felületek. A legkorábbi rovarok a Föld történetében nem metamorfózis; kikeltek a tojásból, lényegében miniatűr felnőttként. 280-300 millió évvel ezelőtt azonban egyes rovarok kissé másképp kezdtek érlelni—olyan formákban keltek ki, amelyek nem néztek ki, nem viselkedtek úgy, mint felnőtt változataik., Ez a váltás rendkívül hasznosnak bizonyult: a fiatal és idős rovarok már nem versengtek ugyanazokért az erőforrásokért. A metamorfózis annyira sikeres volt, hogy ma a bolygó összes állatfajának 65% – a metamorfózisos rovar.
the egg of an idea
1651-ben William Harvey angol orvos kiadott egy könyvet, amelyben azt javasolta, hogy a hernyók és más rovar lárvák szabadon élő embriók, amelyek elhagyták a tápanyagszegény “tökéletlen tojásokat”, mielőtt érleltek., Harvey azt is állította, hogy a gubó vagy a chrysalis a hernyó a pupalis szakaszában lépett be, egy második tojás volt, amelyben az idő előtt kikelt embrió újra született. Azt gondolta, hogy a hernyó egy lény, a pillangó pedig egy teljesen más állat.
Harvey néhány elképzelése előrelátó volt, de többnyire félreértelmezte, amit megfigyelt. 1669-ben Jan Swammerdam Holland biológus elvetette Harvey elképzelését a pupáról mint tojásról és a pillangóról mint más állatról, mint a hernyóról., Swammerdam mikroszkóp alatt boncolt fel mindenféle rovarokat, megerősítve, hogy a lárva, a pupa és a felnőtt rovar egyetlen, nem különálló lény fejlődésének fázisai voltak. Megmutatta, hogy egy lárva belsejében éretlen lepke és pillangó testrészeket lehet találni, még mielőtt egy gubót fonott volna, vagy krizalist alakított volna ki. Egyes demonstrációkban például Swammerdam hámozta le a bőrt a selyemhernyókról—a háziasított selyemmoly (Bombyx mori) lárva stádiumáról -, hogy felfedje a benne lévő kezdetleges szárnyakat.,
Ma, biológusok tudom, hogy ezek a felnőtt struktúrák merülnek fel a klaszterek sejtek úgynevezett képzeletbeli lemezek, amelyek első formája, amikor egy rovar embrió alakul ki a tojás. Egyes fajok, képzeletbeli lemezek nagyrészt továbbra is alvó, amíg a pupal szakasz, amely során a gyorsan szaporodnak, s növekszik a felnőtt lábak, szárnyak, szemem segítségével oldott lárva sejtek, mint üzemanyag, építőkövei. Más fajokban a képi lemezek felnőtt testrészek alakját veszik fel, mielőtt a rovar pupátok (Lásd az oldalsávot: hogyan alakul a hernyó pillangóvá?,)
Swammerdam azt is felismerte,hogy nem minden rovar metamorfózis ugyanúgy. Négyféle metamorfózist javasolt, amelyeket a biológusok később három kategóriába soroltak. A szárnyas ametabolus rovarok, mint például az ezüsthal és a sörték, alig vagy egyáltalán nem metamorfózison mennek keresztül. Amikor kikelnek a tojásból, már úgy néznek ki, mint a felnőttek, bár aprók, és egyszerűen csak növekszik az idő múlásával egy sor molt, amelyben istállót a külső váz., Hemimetaboly, vagy hiányos metamorfózis, leírja rovarok, mint a csótányok, szöcskék és szitakötők kikelnek, mint a nimfák-miniatűr változata a felnőtt formák, amelyek fokozatosan fejleszteni szárnyak és funkcionális nemi szervek, ahogy molt és növekszik. Holometaboly, vagy teljes metamorfózis, olyan rovarokra utal, mint a bogarak, legyek, lepkék, lepkék és méhek, amelyek féregszerű lárvákként kelnek ki, amelyek végül egy nyugalmi bábszínpadba lépnek, mielőtt felnőttként felbukkannak, amelyek nem hasonlítanak a lárvákra., A rovarok az összes állatfaj 80-90 százalékát teszik ki, ami azt jelenti, hogy a bolygó összes állatfajának 45-60 százaléka olyan rovar, amely egy becslés szerint teljes metamorfózison megy keresztül. Nyilvánvaló, hogy ennek az életmódnak előnyei vannak.
Egy új generáció
A teljes metamorfózis valószínűleg hiányos metamorfózisból alakult ki. A legrégebbi megkövesedett rovarok hasonlóan fejlődtek, mint a modern ametabolous és hemimetabolous rovarok-fiataljaik felnőttnek tűntek. Fosszíliák társkereső nak nek 280 millió évvel ezelőtt, azonban, rögzíti a megjelenése egy másik fejlődési folyamat., Ez idő tájt néhány rovar kezdett kikelni a tojásaikból, nem mint apró felnőttek, hanem mint féregszerű fickók, kövér testekkel és sok apró lábakkal. Illinois-ban például a paleontológusok felfedeztek egy fiatal rovarot, amely úgy néz ki, mint egy kereszt a hernyó és a tücsök között, hosszú szőrszálakkal bevonva a testét. Trópusi környezetben élt, és valószínűleg a leveles alomból táplálkozott.,
Biológusok nem véglegesen elhatározta, hogy miért, vagy hogyan egyes rovarok kezdett kikelni a lárva formájában, de Lynn Riddiford James Truman, korábban, a University of Washington, Seattle-ben felépítették az egyik átfogó elméletek. Rámutatnak arra, hogy a hiányos metamorfózison keresztül érett rovarok rövid életszakaszon mennek keresztül, mielőtt nimfákká válnak—a nymphák előtti szakasz, amelyben a rovarok másképp néznek ki és viselkednek, mint az igazi nymphal formák., Egyes rovarok átmenet pro-nimfák nimfák, míg még a tojás; mások maradnak pro-nimfák bárhol puszta perc néhány nappal a keltetés után.
talán ez a pro-nymphal szakasz, Riddford és Truman suggest, a teljes metamorfózis lárva szakaszává fejlődött. Talán 280 millió évvel ezelőtt, egy véletlen mutáció révén, néhány pro-nimfa nem tudta felszívni a tojásaikban lévő összes sárgáját,így értékes erőforrást nem használt., Erre a kedvezőtlen helyzetre válaszul néhány pro-nimfa új tehetséget szerzett: az aktív takarmányozás képessége, az extra tojássárgája felszívása, miközben még mindig a tojás belsejében van. Ha az ilyen pro-nimfák kiléptek a tojásaikból, mielőtt elérték volna a nymphal színpadot, képesek lettek volna tovább táplálni magukat a külvilágban., A generációk, ha ezek a kis rovarok, lehet, hogy maradt egy elhúzódó pro-nymphal színpadon a hosszabb ideig tartó, növekvő wormier miközben pedig szakosodott diéták, amelyek eltértek a felnőtt énünk—fogyasztó gyümölcsök, levelek, sokkal inkább, mint a nektár, vagy más kisebb rovarok. Végül ezek a prepubescent Pro-nimfák teljes értékű lárvákká váltak, amelyek hasonlítottak a modern hernyókra. Ily módon a teljes metamorfózis lárva stádiuma megfelel a hiányos metamorfózis pro-nymphalis szakaszának., A pupalis szakasz később egyfajta kondenzált nymphal fázisként jött létre, amely a ráncos lárvákat szexuálisan aktív szárnyas felnőtt formájukba katapultálta.
néhány anatómiai, hormonális és genetikai bizonyíték alátámasztja ezt az evolúciós forgatókönyvet. Anatómiailag a Pro-nimfák meglehetősen hasonlítanak a teljes metamorfózison átesett rovarok lárváihoz: mindkettő puha testtel rendelkezik, hiányzik a pikkelyes páncél, és éretlen idegrendszerrel rendelkezik. A broad nevű gén elengedhetetlen a teljes metamorfózis pupalis szakaszához., Ha kiütöd ezt a gént, a hernyó soha nem képez pupát, és nem válik pillangóvá. Ugyanez a gén fontos a molting során nymphal szakaszában hiányos metamorfózis, megerősítve az egyenértékűség nymph és pupa. Hasonlóképpen, mind a pro-nimfák, mind a lárvák magas szintű fiatalkori hormonnal rendelkeznek, amelyről ismert, hogy elnyomja a felnőtt jellemzők fejlődését., A rovarok, hogy részt hiányos metamorfózis, szint juvenilis hormon dip, mielőtt a pro-nimfa molts a nimfa; a teljes átalakulás, azonban juvenilis hormon továbbra is árvíz a lárva testét, amíg csak mielőtt pupates. A hiányos metamorfózis teljes metamorfózissá történő fejlődése valószínűleg egy olyan genetikai csípést eredményezett, amely a szokásosnál hamarabb megfürdette az embriót a fiatalkori hormonban, és szokatlanul hosszú ideig tartotta a hormon szintjét.,
azonban metamorfózis alakult ki, a hatalmas számú metamorfózis rovarok a bolygón beszélnek a siker, mint a reproduktív stratégia. A teljes metamorfózis elsődleges előnye, hogy megszünteti a fiatalok és az idősek közötti versenyt. A lárvák és a kifejlett rovarok nagyon különböző ökológiai fülkéket foglalnak el. Míg a hernyók elfoglalják magukat a leveleken, teljesen érdektelenek a reprodukció iránt, a pillangók virágról virágra repülnek nektárt és társakat keresve., Mivel a lárvák és a felnőttek nem versenyeznek egymással a helyért vagy az erőforrásokért, mindegyik több együtt élhet olyan fajokhoz képest, amelyekben a fiatalok és az idősek ugyanazon a helyen élnek, és ugyanazokat a dolgokat eszik. Végső soron az élet sok meghökkentő átalakulásának lendülete magyarázza a rovarok metamorfózisát: a túlélést.