同樣是昆蟲,為什麼毛毛蟲能變成蝴蝶,而蟑螂、蝗蟲就不行呢?
“女大十八變”是人們常說的一句話,意思是女孩子大了就會變漂亮。單論變漂亮,自然界可能誰也比不上毛毛蟲。雖然它們大部分時間看着都很惡心,但隻要假以時日,等它們經過蛹期,就能變成漂亮的蝴蝶……呃,或者依舊不太好看的蛾子。這種變化的過程,科學家們稱為變态發育。不過,同樣都是昆蟲,為什麼毛毛蟲能變成蝴蝶,完成蟲大十八變,而蟑螂、蝗蟲就不行呢?
變态發育的蝴蝶(圖片來自:theartofhealingart)
這與一種叫作“成蟲盤”的細胞群有關。
像毛毛蟲這樣可以進行變态發育的昆蟲,當它們還是幼蟲的時候,身體裡存在兩類細胞,一類是已分化能執行各種功能的細胞,比如神經細胞;另一類就是成蟲盤細胞,它們是一些還沒有執行分化、類似于人類幹細胞的細胞。
成蟲盤細胞,就像是隐藏在毛毛蟲體内的系統更新源文件,它們早在昆蟲還沒有破卵而出時就已出現,但在幼蟲早期,它們一直都安安靜靜地待着。一些昆蟲的成蟲盤細胞到幼蟲後期才會啟動分化,它們會在幼蟲體内分化出非常小的雛形翅膀等器官;而在另一些種類的毛毛蟲裡,這些成蟲盤細胞要一直到蛹期才開始分化。無論怎樣,蛹期都是這些昆蟲成蟲盤細胞最重要的階段,也是昆蟲華麗變身的重要時刻。
進入蛹期,除了表皮和成蟲盤細胞外,蛹内所有的細胞都會被消化分解,這時如果你将蛹剖開,就會有一攤漿液流出來。成蟲盤細胞正是利用這攤富含蛋白質的漿液完成接下來的組織構建,分化出成熟的翅膀、腿、眼睛、觸角等器官。
果蠅的成蟲盤細胞(圖片來自cellbiol)
往好了說,成蟲盤是昆蟲系統升級的源文件;其實,它們更像是寄生在幼蟲體内的異形生物,幼蟲存在的唯一價值就是給這些成蟲盤細胞提供營養,幫助其生長。不過,昆蟲進行變态發育也有好處:可以讓幼蟲和成蟲處于不同的生态位,吃不同的食物、生活在不同的小環境中,從而避免二者間發生競争,這對整個種群而言是有益的。
而其他一些昆蟲,比如蟑螂、蝗蟲,它們的細胞早在卵裡就已啟動了最終的分化,除了性器官和翅膀等特殊器官還需時日外,大部分器官都分化到位了。因此,它們沒有變态發育過程。從一定意義上來說,沒有變态發育的昆蟲,其幼蟲和成蟲會構成競争關系,導緻相互搶食,最終誰也吃不飽。但是,這類幼蟲因為各種器官發育較好,活動力相對較強,更容易發育成成蟲,這也算是從小醜到大的一種補償吧。
作者:單少傑
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