Метаморфоз у животных¶
Метаморфоз у животных — это глубокое морфологическое и физиологическое преобразование организма в ходе постэмбрионального развития, при котором из личинки формируется взрослая особь (имаго), часто радикально отличающаяся по строению, образу жизни и среде обитания. Метаморфоз характерен для многих беспозвоночных, а также для земноводных и некоторых рыб.
¶Сущность и механизмы
В основе метаморфоза лежат процессы клеточной пролиферации, дифференцировки и запрограммированной клеточной гибели (апоптоза). Личиночные органы, функционирующие на ранних стадиях развития, разрушаются или перестраиваются, а из зачатков (имагинальных дисков у насекомых) формируются органы взрослого животного. Гормональная регуляция процесса у насекомых осуществляется нейрогормонами, ювенильным гормоном и экдизоном, а у земноводных — тиреоидными гормонами.
¶Классификация типов развития
В зоологии выделяют два основных типа постэмбрионального развития:
- Прямое развитие — из яйца выходит особь, сходная со взрослой (например, у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих).
- Непрямое развитие (с метаморфозом) — из яйца выходит личинка, которая после ряда преобразований становится взрослым организмом.
Непрямое развитие, в свою очередь, делится на два типа:
- Неполный метаморфоз (гемиметаболия) — личинка (наяда или нимфа) в целом похожа на взрослую особь, но лишена крыльев и половых органов. Превращение происходит постепенно, через серию линек. Характерен для тараканов, кузнечиков, клопов, стрекоз.
- Полный метаморфоз (голометаболия) — личинка совершенно не похожа на имаго (например, гусеница и бабочка). Стадия куколки является обязательной, в ходе которой происходит радикальная перестройка организма. Характерен для жуков, бабочек, перепончатокрылых, мух.
¶Метаморфоз у беспозвоночных
¶Насекомые
У насекомых с полным превращением жизненный цикл включает четыре стадии: яйцо, личинка, куколка, имаго. Личинки насекомых приспособлены к питанию и росту, тогда как имаго часто выполняет функции расселения и размножения. У общественных насекомых (пчёлы, муравьи, термиты) метаморфоз обеспечивает кастовую дифференциацию, при которой из одинаковых личинок развиваются рабочие особи, солдаты или половые особи.
¶Иглокожие и оболочники
У морских ежей, звёзд и голотурий личинка (например, плутеус) ведёт планктонный образ жизни и претерпевает сложную перестройку при оседании на дно. У асцидий (оболочники) личинка имеет хорду и нервную трубку, что указывает на родство с хордовыми, однако после прикрепления к субстрату она утрачивает эти признаки и превращается в сидячую взрослую особь.
¶Ракообразные
Многие ракообразные проходят стадии науплиуса, зоеа и мегалопы (у крабов). Каждая стадия характеризуется изменением числа конечностей и сегментов тела.
¶Метаморфоз у позвоночных
¶Земноводные
Классическим примером является развитие бесхвостых амфибий (лягушек, жаб). Из икры выходит головастик, который дышит жабрами, имеет хвост и боковую линию. В ходе метаморфоза у него исчезают жабры и хвост, развиваются лёгкие, конечности, изменяется строение сердца, пищеварительной системы и органов чувств. Головастик из растительноядного водного организма превращается в хищное наземное животное. У хвостатых амфибий (тритонов, саламандр) метаморфоз выражен слабее, а у некоторых видов наблюдается неотения — способность достигать половой зрелости на личиночной стадии (например, аксолотль).
¶Рыбы
Среди рыб метаморфоз встречается у камбал: личинка ведёт пелагический образ жизни и симметрична, но при оседании на дно один глаз перемещается на другую сторону тела, и рыба становится асимметричной. Метаморфоз также характерен для угрей и двоякодышащих рыб.
¶Эволюционное значение
Метаморфоз рассматривается как важное эволюционное приобретение, позволяющее виду использовать разные экологические ниши на разных стадиях жизненного цикла. Личинки и взрослые особи не конкурируют за пищу и среду обитания, что повышает выживаемость популяции. Кроме того, метаморфоз позволяет сочетать быстрый рост личинки с эффективным расселением взрослой стадии.
¶См. также
- Неотения
- Имагинальные диски
- Постэмбриональное развитие