昆蟲大觀園 --昆蟲的變態

吳加雄(永和社大生態講師 |2011.06.17
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動物學裏的變態,在英文是Metamorphosis,就是指一種動物在某種環境下,改變形態的情況,如昆蟲中的蝴蝶,其幼蟲無翅,無生殖器,口器是咀嚼式,可吃植物的種子,而其成蟲蝴蝶則有翅有生殖器,口器是吸吮式可吸食花蜜,所以幼蟲和成蟲是生活在兩個截然不同的世界裡。

而牠們又是如何在牠們那個綿延不斷的環形生活史內能繼續生活下來,其間就非有「變態」不行。但真正談完全變態前,應先看看昆蟲有沒有所謂的漸進變態,也就是當昆蟲的身體在生長時,先改變一點點,可否也能達到適應環境的目的。昆蟲因外骨骼對牠體形大小的限制,如要長大,必需將其外殼蛻掉,也就是我們常說的「蛻皮現象」(ecdysis)。

昆蟲蛻皮時,其個體的器官會增大,但組織則不會有所太多的改變,也就是只有量的變化,例如蝗蟲,其二齡若蟲(nymph)變為三齡若蟲,三齡若蟲變為四齡若蟲即是。

所以漸進變態在演化適應上是可行的,不然蝗蟲不會存活至今日,而早期科學家多先研究蝗蟲的蛻皮現象,最先科學家發現蝗蟲的蛻皮現象和其體內的前胸腺(prothoracic glands)有關,因為蝗蟲的成蟲不再需要蛻皮,體內就沒有前胸腺,而在家蠶的研究中,科學家也發現如果在飼養家蠶的飼料中,不加添膽固醇時,家蠶的幼蟲就不能脫皮,而家蠶也有前胸腺,所以德國的科學家A. Butenadt和P. Karlson早在1954年便鑑定出化學脫皮因子為α-蛻皮素(α-ecdysone)。

後來的科學家也證明此蛻皮素的確是由膽固醇代謝而成,並又證明所有昆蟲在脫皮現象之前都有此激素的分泌,也就是昆蟲脫皮和此激素有關,但昆蟲學家很快就又發現,昆蟲脫皮後有兩種結果,一是變幼蟲脫皮後仍為幼蟲,一如體重的改變,如上述蝗蟲體形變大,是量的改變。

而另一種則是體形的完全改變,由幼蟲變為成蟲,是質的改變,如蛾類,也就是真正的完全變態。完全變態時,幼蟲的一些組織死亡,而成蟲的組織如翅、生殖系統則發育,所以合理的想法是,昆蟲在幼蟲時,其體內有一種阻止成蟲器官發育的因子,因有此因子,昆蟲脫皮時,幼蟲變幼蟲,如無此因子,則幼蟲變態為成蟲。這個假設後來再經其他學者研究的結果證明正確,即此一因子為昆蟲咽喉側腺分泌的青春激素,亦即昆蟲變態時受該種化學因子調控:青春激素與脫皮素。也就是是當兩種因子都存在時,昆蟲的幼蟲變幼蟲,但當只有脫皮素存在時,昆蟲的幼蟲變態為成蟲,而昆蟲變態與之前尚未介紹完畢的昆蟲分類息息相關,將在下一期詳細說明。(上)

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