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毛毛虫的变态发育究竟是怎么做到的?

2018-12-26 浏览: 566 评论:0

摘要: “女大十八变”是人们常说的一句话,意思是女孩子大了就会变漂亮。单论变漂亮,自然界可能谁也比不上毛毛虫。虽然它们大部分时间看着都很恶心,但只要假以时日,等它们经过蛹期,就能变成漂亮的蝴蝶……呃,或者依旧不太好看的蛾子。这种变化的过程,科学家们称为变态发育。不过,...

“女大十八变”是人们常说的一句话,意思是女孩子大了就会变漂亮。单论变漂亮,自然界可能谁也比不上毛毛虫。虽然它们大部分时间看着都很恶心,但只要假以时日,等它们经过蛹期,就能变成漂亮的蝴蝶……呃,或者依旧不太好看的蛾子。这种变化的过程,科学家们称为变态发育。不过,同样都是昆虫,为什么毛毛虫能变成蝴蝶,完成虫大十八变,而蟑螂、蝗虫就不行呢?

变态发育的蝴蝶

变态发育的蝴蝶(图片来自:theartofhealingart)

这与一种叫作“成虫盘”的细胞群有关。

像毛毛虫这样可以进行变态发育的昆虫,当它们还是幼虫的时候,身体里存在两类细胞,一类是已分化能执行各种功能的细胞,比如神经细胞;另一类就是成虫盘细胞,它们是一些还没有执行分化、类似于人类干细胞的细胞。

成虫盘细胞,就像是隐藏在毛毛虫体内的系统更新源文件,它们早在昆虫还没有破卵而出时就已出现,但在幼虫早期,它们一直都安安静静地待着。一些昆虫的成虫盘细胞到幼虫后期才会启动分化,它们会在幼虫体内分化出非常小的雏形翅膀等器官;而在另一些种类的毛毛虫里,这些成虫盘细胞要一直到蛹期才开始分化。无论怎样,蛹期都是这些昆虫成虫盘细胞最重要的阶段,也是昆虫华丽变身的重要时刻。

进入蛹期,除了表皮和成虫盘细胞外,蛹内所有的细胞都会被消化分解,这时如果你将蛹剖开,就会有一摊浆液流出来。成虫盘细胞正是利用这摊富含蛋白质的浆液完成接下来的组织构建,分化出成熟的翅膀、腿、眼睛、触角等器官。

果蝇的成虫盘细胞

果蝇的成虫盘细胞(图片来自cellbiol)

往好了说,成虫盘是昆虫系统升级的源文件;其实,它们更像是寄生在幼虫体内的异形生物,幼虫存在的唯一价值就是给这些成虫盘细胞提供营养,帮助其生长。不过,昆虫进行变态发育也有好处:可以让幼虫和成虫处于不同的生态位,吃不同的食物、生活在不同的小环境中,从而避免二者间发生竞争,这对整个种群而言是有益的。

而其他一些昆虫,比如蟑螂、蝗虫,它们的细胞早在卵里就已启动了最终的分化,除了性器官和翅膀等特殊器官还需时日外,大部分器官都分化到位了。因此,它们没有变态发育过程。从一定意义上来说,没有变态发育的昆虫,其幼虫和成虫会构成竞争关系,导致相互抢食,最终谁也吃不饱。但是,这类幼虫因为各种器官发育较好,活动力相对较强,更容易发育成成虫,这也算是从小丑到大的一种补偿吧。

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