Jump to content

Метаморфоза

(Перенаправлено с «Метаморфозы »)
Стрекоза , претерпевая в последней линьке метаморфозу, начинает превращаться из формы нимфы во взрослую особь.

Метаморфоза — это биологический процесс , посредством которого животное физически развивается , включая трансформацию при рождении или вылупление, включающую заметные и относительно резкие изменения в структуре тела животного посредством роста и дифференцировки клеток . [ 1 ] Некоторые насекомые , медузы , рыбы , амфибии , моллюски , ракообразные , книдарии , иглокожие и оболочники подвергаются метаморфозу, который часто сопровождается изменением источника питания или поведения . [ 2 ] Животных можно разделить на виды, претерпевающие полный метаморфоз (« голометаболия »), неполный метаморфоз (« гемиметаболия ») или не подвергающиеся метаморфозу (« аметаболия »). [ 3 ]

Обычно организмы, находящиеся на личиночной стадии, подвергаются метаморфозу, и в ходе метаморфоза организм теряет личиночные признаки. [ 4 ]

Этимология

[ редактировать ]

Слово метаморфоза происходит от древнегреческого μεταμόρφωσις , «превращение, преобразование». [ 5 ] от μετα- ( мета- ), «после» и μορφή ( морфе ), «форма». [ 6 ]

Гормональный контроль

[ редактировать ]

У насекомых рост и метаморфоз контролируются гормонами, синтезируемыми железами внутренней секреции вблизи передней части тела ( передней ). Нейросекреторные клетки в мозгу насекомого выделяют гормон, проторакотропный гормон (ПТТГ), который активирует переднегрудные железы, которые выделяют второй гормон, обычно экдизон ( экдистероид ), который вызывает шелушение (отторжение экзоскелета). [ 7 ] ПТТГ также стимулирует аллата тела , ретроцеребральный орган, на выработку ювенильного гормона , который предотвращает развитие признаков взрослого организма во время шелушения . У насекомых с голометаболическим метаболизмом линька между личиночными возрастами имеет высокий уровень ювенильного гормона, линька на стадию куколки имеет низкий уровень ювенильного гормона, а финальная, или имагинальная , линька вообще не имеет ювенильного гормона. [ 8 ] Эксперименты на поджигателях показали, как ювенильный гормон может влиять на количество стадий нимф у с гемиметаболическим процессом . насекомых [ 9 ] [ 10 ]

У хордовых метаморфоз вызывается йодтиронином и является наследственной особенностью всех хордовых . [ 11 ]

Насекомые

[ редактировать ]
Неполный метаморфоз у кузнечика с нимфами разных возрастов. Самый крупный экземпляр – взрослый.

В разнообразии насекомых можно обнаружить все три категории метаморфоза: отсутствие метаморфоза («аметаболия»), неполный или частичный метаморфоз («гемиметаболия») и полный метаморфоз («голометаболия»). В то время как у аметаболических насекомых наблюдается очень небольшая разница между личиночными и взрослыми формами (также известная как « прямое развитие »), как гемиметаболические, так и голометаболические насекомые имеют значительные морфологические и поведенческие различия между личиночными и взрослыми формами, наиболее значимыми из которых являются включения в голометаболические организмы. стадии куколки или покоя между личиночной и взрослой формами.

Развитие и терминология

[ редактировать ]
Показаны два типа метаморфоза. В ходе полного (голометаболического) метаморфоза насекомое проходит четыре отдельные фазы, в результате которых образуется взрослая особь, не похожая на личинку. При неполном (гемиметаболическом) метаморфозе насекомое не претерпевает полной трансформации, а вместо этого переходит из нимфы во взрослую особь путем линьки своего экзоскелета по мере роста.

У с гемиметаболическим обменом насекомых неполовозрелые стадии называются нимфами . Развитие протекает в повторяющихся стадиях роста и шелушения (линьки); эти стадии называются возрастами . Молодые формы очень похожи на взрослых, но меньше по размеру и лишены таких особенностей взрослых, как крылья и гениталии. Размерные и морфологические различия между нимфами разных возрастов невелики, часто это просто различия в пропорциях тела и количестве сегментов; в более поздних возрастах образуются внешние зачатки крыльев. Период от одной линьки к другой называется стадионом. [ 12 ]

У голометаболических насекомых неполовозрелые стадии называются личинками и заметно отличаются от взрослых особей. Насекомые, подвергающиеся голометаболизму, проходят личиночную стадию, затем переходят в неактивное состояние, называемое куколкой (у видов бабочек называемое «куколкой »), и, наконец, выходят взрослыми особями. [ 13 ]

Эволюция

[ редактировать ]

Самые ранние формы насекомых демонстрировали прямое развитие ( аметаболизм ), и считается, что эволюция метаморфоза у насекомых способствовала их драматическому распространению (1,2). Некоторые ранние аметаболические «настоящие насекомые» все еще присутствуют сегодня, например, щетинкохвосты и чешуйницы . К полуметаболическим насекомым относятся тараканы , кузнечики , стрекозы и настоящие клопы . Филогенетически все насекомые Pterygota претерпевают заметные изменения в форме, текстуре и внешнем виде от неполовозрелой стадии до взрослой особи. Эти насекомые имеют либо гемиметаболическое развитие и претерпевают неполный или частичный метаморфоз, либо голометаболическое развитие, при котором происходит полный метаморфоз, включая стадию куколки или покоя между личиночной и взрослой формами. [ 14 ]

Был предложен ряд гипотез, объясняющих эволюцию голометаболии от гемиметаболии, в основном сосредоточенных на том, гомологичны ли промежуточные стадии гемиметаболических форм по происхождению стадии куколки голометаболических форм.

Температурно-зависимая метаморфоза

[ редактировать ]

Согласно исследованию 2009 года, температура играет важную роль в развитии насекомых, поскольку обнаружено, что у отдельных видов есть особые тепловые окна, которые позволяют им проходить стадии развития. На эти окна существенно не влияют экологические характеристики, скорее, они филогенетически адаптированы к экологическим условиям, в которых живут насекомые. [ 15 ]

Недавние исследования

[ редактировать ]

Согласно исследованию 2008 года, взрослая особь Manduca sexta способна сохранять поведение, приобретенное у гусеницы . [ 16 ] Другая гусеница, гусеница декоративной моли , способна переносить токсины, которые она получает из своего рациона в результате метаморфоза, и во взрослую жизнь, где токсины все еще служат для защиты от хищников. [ 17 ]

Многие наблюдения, опубликованные в 2002 году и подтвержденные в 2013 году, показывают, что запрограммированная гибель клеток играет значительную роль в физиологических процессах многоклеточных организмов, особенно во время эмбриогенеза и метаморфоза. [ 18 ] [ 19 ] Дополнительные исследования, проведенные в 2019 году, показали, что и аутофагия , и апоптоз , два способа запрограммированной гибели клеток, представляют собой процессы, происходящие во время метаморфоза насекомых. [ 20 ]

Ниже представлена ​​последовательность этапов метаморфозы бабочки (показана):

Метаморфоза бабочки (ПСФ)

1 – Личинка бабочки
2 – Куколка теперь извергает нить, образуя куколку.
3 – Куколка полностью сформирована.
4 – Взрослая бабочка, выходящая из куколки.

Хордовые

[ редактировать ]

Амфиоксус

[ редактировать ]

У головохордовых метаморфоз вызывается йодтиронином и может быть наследственной особенностью всех хордовых . [ 11 ]

Некоторые рыбы, как костистые (Osteichthyes), так и бесчелюстные (Agnatha) , подвергаются метаморфозу. Метаморфоз рыб обычно находится под строгим контролем гормона щитовидной железы. [ 21 ]

Примеры бескостных рыб включают миногу . У костистых рыб механизмы разнообразны.

Лосось , что является проходным означает, что он переходит от пресноводного к морскому образу жизни.

Многие виды камбал начинают свою жизнь двусторонне-симметрично , с глазом по обе стороны тела; но один глаз перемещается, чтобы присоединиться к другой стороне рыбы, которая становится верхней стороной, во взрослой форме.

Европейский угорь имеет ряд метаморфоз: от личиночной стадии до стадии лептоцефала , затем быстрая метаморфоза в стеклянного угря на краю континентального шельфа (восемь дней для японского угря ), два месяца на границе пресных и соленых вод. вода, где стеклянный угорь претерпевает быструю метаморфозу в бузину, затем долгую стадию роста, за которой следует более постепенная метаморфоза к мигрирующей фазе. стадии, предшествующей взрослому На пресноводной , угорь также обладает фенотипической пластичностью , поскольку у рыбоядных угрей развиваются очень широкие челюсти, из-за чего голова выглядит тупой. Лептоцефалы обычны, встречаются у всех Elopomorpha ( тарпоноподобных и угреобразных рыб).

Большинство других костистых рыб претерпевают метаморфоз сначала из икры в неподвижных личинок, известных как мальки ( мальки с желточным мешком ), а затем в подвижных личинок (часто называемых сеголетками из-за того, что они примерно достигают длины человеческого пальца ), которым приходится добывать пищу. после рассасывания желточного мешка, а затем до ювенильной стадии, когда рыбы постепенно начинают напоминать взрослую морфологию и поведение, пока, наконец, не достигают половой зрелости . [ 22 ] [ 23 ]

Земноводные

[ редактировать ]
Незадолго до метаморфозы нужно всего 24 часа, чтобы достичь стадии, изображенной на следующем рисунке.
Почти функциональная обыкновенная лягушка с остатками жаберного мешка и не полностью развитой челюстью.

При типичном развитии земноводных яйца откладываются в воде, а личинки приспосабливаются к водному образу жизни. Лягушки , жабы и тритоны вылупляются из яиц в виде личинок с внешними жабрами, но земноводным требуется некоторое время, чтобы взаимодействовать снаружи с легочным дыханием. После этого личинки тритона переходят к хищническому образу жизни, а головастики в основном соскребают пищу с поверхностей своими роговыми гребнями зубов.

Метаморфоз у амфибий регулируется тироксина концентрацией в крови , стимулирующего метаморфоз, и пролактина , противодействующего его эффекту. Конкретные события зависят от пороговых значений для разных тканей. Поскольку большая часть эмбрионального развития происходит вне родительского тела, развитие подвергается множеству адаптаций из-за конкретных экологических обстоятельств. По этой причине у головастиков могут быть роговые гребни на зубах, усах и плавниках. Они также используют орган боковой линии . После метаморфоза эти органы становятся ненужными и рассасываются в результате контролируемой гибели клеток, называемой апоптозом . Степень адаптации к конкретным экологическим обстоятельствам поразительна, и многие открытия все еще делаются.

Лягушки и жабы

[ редактировать ]

У лягушек и жаб наружные жабры только что вылупившегося головастика через несколько дней покрываются жаберным мешком, и быстро формируются легкие. Передние ноги формируются под жаберным мешком, а через несколько дней становятся видны задние. После этого обычно следует более длительный этап, в течение которого головастик живет за счет вегетарианской диеты. Для переваривания этой пищи головастики используют относительно длинный спиралевидный кишечник. Недавние исследования показывают, что у головастиков нет сбалансированной системы контроля гомеостатической обратной связи до начальных стадий метаморфоза. В этот момент их длинный кишечник укорачивается и начинает отдавать предпочтение насекомым. [ 24 ]

Затем можно наблюдать быстрые изменения в организме, поскольку образ жизни лягушки полностью меняется. Спиралевидный рот с роговыми зубными гребнями резорбируется вместе со спиральной кишкой. У животного развивается большая челюсть, а его жабры исчезают вместе с жаберным мешком. Быстро растут глаза и ноги, формируется язык, и все это сопровождается сопутствующими изменениями в нейронных сетях (развитие стереоскопического зрения, утрата системы боковой линии и т. д.). Все это может произойти примерно за сутки. Лишь через несколько дней хвост реабсорбируется из-за более высоких концентраций тироксина, необходимых для резорбции хвоста. [ нужна ссылка ]

Саламандры

[ редактировать ]

Развитие саламандр весьма разнообразно; некоторые виды претерпевают резкую реорганизацию при переходе от водных личинок к наземным взрослым особям, в то время как другие, такие как аксолотль , демонстрируют педоморфоз и никогда не развиваются в наземных взрослых особей. В пределах рода Ambystoma виды несколько раз развивались до педоморфизма, а у некоторых видов могут наблюдаться как педоморфоз, так и полное развитие. [ 21 ]

Большие внешние жабры хохлатого тритона.

У тритонов метаморфоз происходит за счет изменения среды обитания, а не изменения рациона питания, поскольку личинки тритонов уже питаются как хищники и продолжают питаться во взрослом возрасте. Жабры тритонов никогда не покрыты жаберным мешком и рассасываются только перед самым выходом животного из воды. Взрослые особи могут передвигаться по суше быстрее, чем в воде. [ 25 ] Тритоны часто имеют водную фазу весной и летом и наземную фазу зимой. Для адаптации к водной фазе необходим гормон пролактин , а для адаптации к сухопутной фазе — тироксин . Наружные жабры не возвращаются в последующие водные фазы, поскольку они полностью поглощаются при первом выходе из воды.

Цецилианцы

[ редактировать ]

Базальные червячие, такие как Ichthyophis, проходят метаморфозу, при которой водная личинка превращается в окаменелых взрослых особей, что приводит к утрате боковой линии . [ 26 ] Совсем недавно дивергировавшие червячие ( Teresomata ) не претерпевают онтогенетических сдвигов ниш такого рода и, как правило, выкапывают на протяжении всей своей жизни. Таким образом, большинство червяг не подвергаются метаморфозе, подобной бесхвостым. [ 27 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ «Метаморфоза | биология | Британика» . www.britanica.com . Проверено 1 апреля 2022 г.
  2. ^ «Какие животные подвергаются неполному метаморфозу? – Easierwithpractice.com» . easywithpractice.com . Проверено 1 апреля 2022 г.
  3. ^ Трумэн, Джеймс В. (2 декабря 2019 г.). «Эволюция метаморфоз насекомых» . Современная биология . 29 (23): Р1252–Р1268. Бибкод : 2019CBio...29R1252T . дои : 10.1016/j.cub.2019.10.009 . ISSN   0960-9822 . ПМИД   31794762 . S2CID   208541817 .
  4. ^ Хэдфилд, Майкл Г. (1 декабря 2000 г.). «Почему и как личинки морских беспозвоночных так быстро метаморфизируются» . Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 11 (6): 437–443. дои : 10.1006/scdb.2000.0197 . ISSN   1084-9521 . ПМИД   11145872 . Проверено 7 марта 2022 г.
  5. ^ Лидделл, Генри Джордж; Скотт, Роберт (1940). «Метаморфоза» . Греко-английский лексикон . Оксфорд: Кларендон Пресс . Получено 26 августа 2012 г. - через perseus.tufts.edu.
  6. ^ «Онлайн-этимологический словарь» . Этимонлайн.com . Проверено 26 августа 2012 г.
  7. ^ Дэвис, 1998. Глава 3.
  8. ^ Галлан, П.Дж. и Крэнстон, PS 6.3 Процесс и контроль линьки у насекомых: Очерк энтомологии . Издательство Блэквелл, 2005. стр. 153–156.
  9. ^ Слама; Уильямс (1965). «Ювенильная гормональная активность клопа Pyrrocoris apterus» . Труды Национальной академии наук . 54 (2): 411–414. Бибкод : 1965ПНАС...54..411С . дои : 10.1073/pnas.54.2.411 . ПМК   219680 . ПМИД   5217430 .
  10. ^ Сингх, Амит; Конопова, Барбора; Смыкал, Властимил; Джиндра, Марек (2011). «Общие и различные роли сигнальных генов ювенильных гормонов в метаморфозе голометаболических и гемиметаболических насекомых» . ПЛОС ОДИН . 6 (12): e28728. Бибкод : 2011PLoSO...628728K . дои : 10.1371/journal.pone.0028728 . ISSN   1932-6203 . ПМЦ   3234286 . ПМИД   22174880 .
  11. ^ Перейти обратно: а б Денсер, Роберт Дж. (2008). «Метаморфоза хордовых: древний контроль с помощью йодтиронинов» (PDF) . Современная биология . 18 (13): R567–9. Бибкод : 2008CBio...18.R567D . дои : 10.1016/j.cub.2008.05.024 . ПМИД   18606129 . S2CID   18587560 .
  12. ^ Шефер, CW (март 1971 г.). «Инстар, стадион и сцена: новый взгляд на старые вопросы». Бюллетень Энтомологического общества Америки . 17 (1): 17. дои : 10.1093/besa/17.1.17c .
  13. ^ Лоу, Тристан; Гарвуд, Рассел П.; Симонсен, Томас; Брэдли, Роберт С.; Уизерс, Филип Дж. (6 июля 2013 г.). «Метаморфоза раскрыта: покадровая трехмерная визуализация внутри живой куколки» . Журнал интерфейса Королевского общества . 10 (84). 20130304. дои : 10.1098/rsif.2013.0304 . ПМЦ   3673169 . ПМИД   23676900 .
  14. ^ Галлан, П.Дж. и Крэнстон, PS 6.2 Закономерности и фазы жизненного цикла насекомых: очерк энтомологии . стр. 143–153. 2005 г., издательство Blackwell Publishing.
  15. ^ Диксон, AFG, А. Хонек, П. Кейл, МАА Котела, А. Л. Шизлинг и В. Ярошик. 2009. Связь между минимальным и максимальным температурным порогом развития насекомых. Функц. Экол. 23: 257–264.
  16. ^ Дуглас Дж. Блэкистон, Елена Сильва Кейси и Марта Р. Вайс (2008). «Сохранение памяти посредством метаморфозы: может ли мотылек запомнить то, чему он научился, будучи гусеницей?» . ПЛОС ОДИН . 3 (3): e1736. Бибкод : 2008PLoSO...3.1736B . дои : 10.1371/journal.pone.0001736 . ПМК   2248710 . ПМИД   18320055 .
  17. ^ Коннер, МЫ (2009). Тигровые мотыльки и шерстистые медведи — поведение, экология и эволюция Arctiidae . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета . стр. 1–10.
  18. ^ Ли, Кёнхи; Сегал, Ритика; Ван, Цзисин; Наир, Судершана; Кикуно, Кейко; Чен, Чун-Хонг; Привет, Брюс; Пак, Джэ Х. (15 марта 2013 г.). «Существенная роль мрачной запрограммированной гибели клеток в создании коразонин-продуцирующей пептидергической нервной системы во время эмбриогенеза и метаморфоза у Drosophila melanogaster» . Биология Открытая . 2 (3): 283–294. дои : 10.1242/bio.20133384 . ISSN   2046-6390 . ПМК   3603410 . ПМИД   23519152 .
  19. ^ Закери, Захра; Локшин, Ричард А. (1 июля 2002 г.). «Гибель клетки во время развития». Журнал иммунологических методов . 265 (1–2): 3–20. дои : 10.1016/s0022-1759(02)00067-4 . ISSN   0022-1759 . ПМИД   12072175 .
  20. ^ Рольф, Йенс; Джонстон, Пол Р.; Рейнольдс, Стюарт (26 августа 2019 г.). «Полное превращение насекомых» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 374 (1783). Королевское общество: 20190063. doi : 10.1098/rstb.2019.0063 . ISSN   0962-8436 . ПМК   6711294 . ПМИД   31438816 .
  21. ^ Перейти обратно: а б Лоде, Винсент (27 сентября 2011 г.). «Происхождение и эволюция метаморфоза позвоночных» . Современная биология . 21 (18): Р726–Р737. Бибкод : 2011CBio...21.R726L . дои : 10.1016/j.cub.2011.07.030 . ПМИД   21959163 .
  22. ^ Мадер, Сильвия, Биология, 9-е изд. Ч. 31
  23. ^ Питер Б. Мойл и Джозеф Дж. Чех-младший, Рыбы: введение в ихтиологию, 5-е изд. 9.3: «Развитие», стр. 148 и далее.
  24. ^ Бендер, Мелисса (28 марта 2018 г.). «Есть или не есть: онтогенез гипоталамического контроля питания и роль лептина в модуляции перехода жизненного цикла у головастиков амфибий» . Издательство Королевского общества . 285 (1875). дои : 10.1098/rspb.2017.2784 . ПМЦ   5897637 . ПМИД   29593109 . S2CID   4853293 .
  25. ^ Уилсон, Робби (ноябрь – декабрь 2005 г.). «Последствия метаморфозы для двигательной активности и тепловой физиологии тритона Triturus cristatus» . Физиологическая и биохимическая зоология . 78 (6): 967–975. дои : 10.1086/432923 . JSTOR   10.1086/432923 . ПМИД   16228936 . S2CID   34285867 . Проверено 28 декабря 2020 г.
  26. ^ Дункер, Николь; Уэйк, Марвали Х.; Олсон, Венди М. (январь 2000 г.). «Эмбриональное и личиночное развитие червячков Ichthyophis kohtaoensis (Amphibia, Gymnophiona): промежуточная таблица». Журнал морфологии . 243 (1): 3–34. doi : 10.1002/(sici)1097-4687(200001)243:1<3::aid-jmor2>3.3.co;2-4 . ПМИД   10629095 .
  27. ^ Сан-Мауро, Д.; Гауэр, диджей; Ооммен, О.В.; Уилкинсон, М.; Зардоя, Р. (ноябрь 2004 г.). «Филогения червяг амфибий (Gymnophiona) на основе полных митохондриальных геномов и ядерного RAG1». Молекулярная филогенетика и эволюция . 33 (2): 413–427. Бибкод : 2004МОЛПЭ..33..413С . дои : 10.1016/j.ympev.2004.05.014 . ПМИД   15336675 .

Библиография

[ редактировать ]
  • Дэвис, Р.Г. (1998). Очерки энтомологии . Чепмен и Холл. Второе издание. Глава 3.
  • Уильямсон Д.И. (2003). Происхождение личинок . Клювер.
[ редактировать ]
СМИ, связанные с метаморфозой, на Викискладе?

Словарное определение метаморфозы в Викисловаре

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: d10b4f01dad424f2655b1be297df9219__1720003560
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/d1/19/d10b4f01dad424f2655b1be297df9219.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Metamorphosis - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)