毛毛虫如何变成蝴蝶?

为了变成蝴蝶,毛毛虫首先会消化自身。但是某些细胞群会存活下来,将这团“汤”变成眼睛、翅膀、触角和其他成虫结构

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我们许多人在孩提时代就了解了毛毛虫蜕变成蝴蝶的神奇过程。故事通常从一只非常饥饿的毛毛虫从卵中孵化开始。毛毛虫,或者更科学的术语称为幼虫,大量吞食树叶,通过一系列蜕皮变得越来越胖、越来越长。有一天,毛毛虫停止进食,倒挂在树枝或叶子上,并为自己吐丝结茧或蜕变成闪亮的蛹。在其保护性的外壳内,毛毛虫彻底改造其身体,最终变成蝴蝶或蛾子。

但是,这种 радикальное 转变究竟包含什么?毛毛虫如何将自身重组为蝴蝶?蛹或茧内部发生了什么?

首先,毛毛虫会消化自身,释放酶来溶解其所有组织。如果你在恰当的时机切开茧或蛹,会 ooz out 毛毛虫汤。但是,蛹的内容物并非完全是一团无定形的糊状物。某些高度组织化的细胞群,称为成虫盘,在消化过程中存活下来。在孵化之前,当毛毛虫仍在卵内发育时,它会为其作为成熟蝴蝶或蛾子所需的每个成虫身体部位生长一个成虫盘——眼睛的盘、翅膀的盘、腿的盘等等。在某些物种中,这些成虫盘在毛毛虫的整个生命周期中都保持休眠状态;在其他物种中,即使在毛毛虫形成蛹或茧之前,这些盘也开始呈现成虫身体部位的形状。有些毛毛虫体内藏有微小的、基本成型的翅膀到处爬行,但你从外观上永远不会知道。

一旦毛毛虫分解了除了成虫盘以外的所有组织,这些成虫盘就会利用周围富含蛋白质的“汤”来驱动快速细胞分裂,从而形成翅膀、触角、腿、眼睛、生殖器以及成年蝴蝶或蛾子的所有其他特征。例如,果蝇翅膀的成虫盘可能最初只有50个细胞,到变态结束时增加到超过 50,000 个细胞。根据物种的不同,某些毛毛虫肌肉和神经系统的一部分在成年蝴蝶中很大程度上得以保留。一项研究甚至表明,蛾子会记住它们在毛毛虫生命后期阶段学到的东西。

观察正在发生的变态过程非常困难;打扰茧或蛹内的毛毛虫可能会破坏变态过程。但是,维护一个关于蚕的精彩网站的迈克尔·库克 (Michael Cook) 拥有一些关于一只未结茧的柞蚕 (Antheraea penyi) 的令人难以置信的照片。你可以看到尚未成熟为成年蛾子的蛹那精致、半透明的玉色翅膀、触角和腿——瞥见通常隐藏的东西。

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