Метаморфоз – это процесс, при котором животные подвергаются экстремальным, быстрым физическим изменениям через некоторое время после рождения. Результат метаморфоза может быть изменен на организм План всего тела, такой как изменение количества ног животного, его средств питания или средств дыхания.

В вид при использовании метаморфоза метаморфоза также обычно требуется для половой зрелости. Предварительно метаморфические представители этих видов обычно неспособны спариваться или размножаться.

Общеизвестные примеры метаморфозы включают процесс, которому подвергаются большинство насекомых, и превращение головастиков в лягушек. Диаграмма ниже показывает этапы этого изменения, когда мелкие рыбоподобные головастики превращаются в то, что кажется совершенно другим животным:

Животные, которых вы, возможно, не знаете, подвергаются метаморфозам, включают рыбу, моллюсков и многие другие виды морских существ, которые связаны с насекомыми, моллюсками или рыбой. Например, омары, которые тесно связаны с насекомыми, претерпевают метаморфозы как часть своего жизненного цикла.

Метаморфоза – замечательный процесс. Скорость и степень клетка рост и дифференциация удивительны. У большинства видов такой быстрый рост и такие радикальные изменения типа клеток происходят только во время эмбрионального развития. Действительно, некоторые ученые считают, что процесс метаморфоза включает в себя своего рода повторную активацию генов, которые позволяют клеткам животных переходить от одного типа клеток к другому.

Изменения, ведущие к метаморфозу, запускаются гормонами, которые организм животного выпускает в качестве подходящих условий для подхода метаморфоза. У некоторых животных гормон Далее следует каскад, с триггерным гормоном, вызывающим выброс нескольких других гормонов, которые действуют на разные части тела животного.

Гормоны вызывают радикальные изменения в функционировании клеток и даже поведенческие изменения, такие как гусеница, вращающая свой кокон.

Влияние гормонов на метаморфоз может быть изучено путем искусственного введения этих гормонов до-метаморфическим животным. Например, у головастиков может начаться потеря хвостов и отрастание конечностей на ранних стадиях путем добавления гормонов щитовидной железы в их водоснабжение. К сожалению, это оказывает пагубное влияние на здоровье животных.

Ученые до сих пор не уверены, почему произошла метаморфоза Для современных животных его цель очевидна: если метаморфоза не произошла, головастики не могли бы стать лягушками, а личинки не могли бы стать взрослыми взрослыми, способными к размножению. Без репродуктивно зрелых членов эти виды быстро вымерли бы.

Но зачем этим видам развиваться, чтобы в первую очередь нуждаться в этом дополнительном шаге? Почему бы просто не вылупиться из яйца взрослой бабочки или лягушки?

По крайней мере, некоторые виды метаморфоз не начинались таким образом: самые ранние насекомые в основном вылупились как взрослые взрослые. Но несколько сотен миллионов лет назад некоторые виды наткнулись на уловку метаморфозы. Это было очевидно дико успешно; Считается, что почти две трети живущих сегодня видов используют метаморфоз для достижения больших изменений между их взрослыми и ювенильными формами.

Преимущество метаморфоза может заключаться в его способности уменьшать соревнование, Предварительно метаморфические животные обычно потребляют совершенно другие ресурсы, чем их взрослые формы. Головастики живут в воде, едят водоросли и растения. Лягушки живут на суше, дышат воздухом и едят насекомых. Гусеницы питаются листьями; бабочки живут нектаром. Так далее..

Это эффективно препятствует тому, чтобы более старые представители вида конкурировали с более молодыми членами. Это может привести к тому, что большее число представителей этого вида успешно достигнет половой зрелости, без риска того, что пожилые представители своего вида будут вытеснены с соревнований.

Полный Метаморфоз

В полная метаморфоза, личинка полностью меняет свой план тела, чтобы стать взрослым. Самый известный пример – это бабочка, которая начинается как червеобразный, лист питается гусеницей и превращается в летающее нектарное существо с экзоскелет.

Организмы, которые подвергаются полной метаморфозе, называются «holometabolous», от греческих слов «holo» для «полного» или «целого», «meta» для «изменения» и от существительного «bole» для «бросить». «Голометаболический» означает «полностью изменяющийся» или «полностью изменяющийся».

Эта трансформация настолько быстра и завершена, что гусеница должна вращать кокон и находиться в состоянии покоя в течение нескольких недель, пока его тело претерпевает эти радикальные изменения.

Другие животные, которые превращаются из червеобразной личиночной стадии в животное, которое выглядит совершенно иначе, включают жуков, мух, мотыльков, муравьев и пчел.

Некоторые ученые считают, что личиночная стадия полной метаморфозы могла развиться от насекомых, которые вылупились из своих яиц, не развиваясь должным образом. Некоторые из этих эмбрионов, возможно, выжили достаточно долго, чтобы найти пищу во внешнем мире; и это, возможно, в конечном итоге дало им преимущество, так как они могли бы кормить дольше и набирать больше сил, чем их сверстники, прежде чем превратиться во взрослую стадию.

Неполная Метаморфоза

При неполной метаморфозе только некоторые части тела животного изменяются во время метаморфоза. Животные, которые лишь частично изменяют свое тело по мере взросления, называются «гемиметаболическими», от греческих слов «hemi» для «половины», «meta» для «изменения» и глагола «боле» для «бросить».

«Hemimetabolous», то есть слово, означающее «полуизмененный».

Например, тараканы, кузнечики и стрекозы вылупляются из яиц, очень похожих на их взрослых особей. Они приобретают крылья и функционируют репродуктивные органы по мере роста, но они не полностью переделывают свои тела, как это делают их полностью метаморфизирующие кузены.

Бабочки

Многие из нас, возможно, стали свидетелями процесса метаморфоза, когда поднимали гусениц в бабочек в школе. Идея гусеницы, похожей на червя, оборачиваясь в кокон неделями, а затем превращаясь в красивую бабочку, безусловно, странна. Но очевидные изменения внешности, такие как рост крыльев, не дают понять, насколько странным является этот процесс.

В коконе гусеницы не просто приобретают ноги, крылья и экзоскелет. Они также растут новые глаза потерять части рта, поедающие листья, и заменить их нектаросодержащими хоботками и обрести зрелые репродуктивные органы.

Чтобы осуществить это радикальное изменение, метаморфозная гусеница в основном переваривает себя.

Требуется много энергии и сырья, чтобы превратить гусеницу в бабочку. Поэтому, чтобы сделать это возможным, гусеницы выделяют ферменты, которые растворяют большую часть их тела! Действительно, твердая оболочка кокона необходима не только для защиты метаморфозующего насекомого от нападения: она должна держать его разжижающееся тело связанным, чтобы он не растекся!

Не все клетки гусеницы растворяются этими ферментами. Выживают особые ткани, называемые имагинальными дисками, и они используют суп, который раньше был остальной частью тела гусеницы для питания. Потребляя белки, витамины и минералы – все, что вам нужно для создания бабочки – эти имагинальные диски способны невероятно быстро расти, превращаясь в зрелые части тела бабочки.

Новое тело почти не имеет ничего общего со старым. У него новые ноги, новые органы чувств, новый экзоскелет, новая репродуктивная система. Даже его пищеварительная система не работает так же, поскольку теперь он должен переваривать нектар вместо листьев. Это все в дополнение к красивым крыльям.

Это радикальное изменение позволяет бабочкам очень эффективно завершить свой жизненный цикл без конкуренции между взрослыми бабочками и гусеницами в пище.

Многие другие насекомые проходят через аналогичный процесс. Они вылупляются как червеобразные личинки, в конечном счете заключают себя в твердых куколок и становятся взрослыми с ногами, экзоскелетами и другими чертами, которые имеют мало общего с личинкой, которой они когда-то были. Пчелы, жуки, муравьи и мухи используют эту стратегию.

Лягушки

Метаморфоза головастика в лягушку немного менее жестока, чем у гусеницы в бабочку, но процессы имеют некоторые важные общие черты.

Головастики не растворяют свои тела в кашу; но они «переваривают» их менее впечатляющим образом. Используя процесс апоптоз – или «запрограммированная гибель клеток» – головастики «заказывают» клетки, в которых они больше не нуждаются, чтобы измельчить свою ДНК и умереть. Затем мертвые клетки каннибализируются для получения энергии и сырья для создания других клеток.

Клетки их хвостов разрушаются и используются для развития их ног; аналогичный процесс происходит с жабрами, которые исчезают, когда у головастика начинают развиваться дыхание легких.

Интересно отметить, что метаморфозы головастиков и метаморфозы насекомых, вероятно, развивались раздельно; общий предок насекомых и земноводных давно разошелся, и предки современных насекомых, как полагают, не использовали метаморфоз. Когда одно и то же явление развивается дважды в радикально разных организмах, это верный признак того, что это полезно приспособление !

Рыба

Некоторые виды рыб претерпевают метаморфозы, сходные с таковыми у головастика. Хотя эти изменения не столь существенны, они могут привести к изменениям в источнике пищи рыбы, в плане ее тела и в том, где она может жить. Как и более радикальные формы эволюции, это может препятствовать тому, чтобы взрослые конкурировали с несовершеннолетними за еду.

Лосось, например, является пресноводной рыбой в молодом возрасте. После частичной метаморфозы он превращается в морскую рыбу.

Размышляя об этом процессе, важно помнить, что все организмы должны регулировать свой баланс соли и воды. Вот почему люди не могут пить морскую воду, не умирая: соль разрушит нашу клеточную химию, а наши клетки не будут функционировать должным образом. Точно так же пресноводная рыба обычно не может жить в соленой воде. Чтобы стать морской рыбой, лосось должен выработать новые органы и клеточные механизмы, чтобы справиться с соленой водой.

Вот почему лосось должен выполнять свою ежегодную миграцию вверх по течению; Взрослый лосось живет в океане, но его яйца должны вылупляться в пресной воде, чтобы выжить молодь. Это означает, что взрослый лосось должен покинуть свои дома в океане для пресноводных рек и плыть как можно дальше вверх по течению, прежде чем откладывать яйца!

Камбалы, как ни странно, подвергаются метаморфозам, при которых один из их глаз и ноздрей движется с одной стороны глава к другому. Как и молодые особи, камбала очень похожа на большинство рыб: они плавают вертикально относительно течения, с одним глазом и одной ноздрей на каждой стороне своего клинообразного тела. Этот тип телосложения позволяет им плавать быстро, как и большинство других видов рыб.

Но в зрелом возрасте камбала – это плоская рыба, которая маскирует себя, плавая на животе, прижимаясь к морскому дну. Чтобы осуществить это изменение образа жизни, юношеская камбала по существу переворачивается на бок и превращает одну сторону тела в живот. Через клеточные изменения глаз и ноздрю со стороны живота фактически мигрируют, чтобы присоединиться к другому глазу и ноздрю на том, что сейчас является «верхней» стороной рыбы.

Эволюция, безусловно, имеет некоторые творческие способы ведения дел!

викторина

1. Почему ученые считают, что у насекомых развилась метаморфоза?A. До развития метаморфоз насекомые всю жизнь жили как червеобразные личинки. Преимущества выращивания крыльев очевидны.B. Несчастный случай в эмбриональном развитии, возможно, привел к тому, что некоторые насекомые вылупились из своих яиц, прежде чем они приняли взрослую форму; это, возможно, позволило им проводить больше времени, растя, не конкурируя со взрослыми представителями их разновидностей.C. Не позволяя взрослым конкурировать с несовершеннолетними за пищу и другие ресурсы, метаморфозы могут привести к увеличению числа представителей этого вида, доживающих до половой зрелости.D. ДО Н.Э

Ответ на вопрос № 1

D верно. B и C оба являются правильными. Ответ А неверен; до метаморфозы насекомые фактически жили всю свою жизнь во взрослой форме, а не в личиночной форме!

2. Является ли бабочка голометаболической или гемиметабольной?A. HemimetabolousB. HolometabolousC. ОбеD. ни

Ответ на вопрос № 2

В верно. «Holometabolous» происходит от греческого слова «holo» для «целого» или «полного» и «meta» для «изменения». Бабочки, безусловно, претерпевают полное изменение во время метаморфозы!

3. Что мы можем сказать, основываясь на том факте, что и насекомые, и лягушки подвергаются метаморфозу?A. Все виды первоначально подвергались метаморфозам, но некоторые теряли эту способность.B. Лягушки и насекомые, должно быть, произошли от общего предка, который подвергся метаморфозу.C. Метаморфоз, должно быть, развивался дважды независимо, так как он появился у насекомых спустя много времени после того, как их происхождение оторвалось от линии лягушек.D. Ни один из вышеперечисленных.

Ответ на вопрос № 3

С верно. Ископаемые записи показывают нам, что древние насекомые не подвергались метаморфозам; Эта способность, должно быть, была «изучена» этим видом несколько сотен миллионов лет назад. Лягушки, по-видимому, развили метаморфозу независимо друг от друга, что делает это примером конвергентная эволюция,

Ссылки

  • Jabr, F. (н.д.). Как развивались метаморфозы насекомых? Получено 2 июля 2017 г. с сайта https://www.scientificamerican.com/article/insect-metamorphosis-evolution/
  • Гилберт, С. Ф. (1991). Биология развития. Нью-Йорк: Пленум Пресс.
  • Science, C. (н.д.). Как гормоны контролируют метаморфоз у лягушек и жаб. Получено 2 июля 2017 г. с сайта https://carnegiescience.edu/projects/how-hormones-control-metamorphosis-frogs-and-toads
  • Jabr, F. (н.д.). Как гусеница превращается в бабочку? Получено 02 июля 2017 г. с сайта https://www.scientificamerican.com/article/caterpillar-butterfly-metamorphosis-explainer/
  • Лаудет В. (2011). Происхождение и эволюция метаморфоза позвоночных. Современная биология, 21 (18). DOI: 10.1016 / j.cub.2011.07.030

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *