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動物的變態

99/03/09 22821

周延鑫｜國立自然科學博物館（前）館長

動物學裡的變態（metamorphosis），其英文是由 meta 和 morphe 兩個希臘文接合而成的，前者有改變，後者有形狀或形態的意思，連接起來就是指一種動物在某種環境下，改變形態的狀況。例如昆蟲類的蝴蝶，幼蟲（毛毛蟲）是無翅，無生殖器，口器是咀嚼式，可吃植物的葉子，成蟲蝴蝶則有翅有生殖器，口器是刺虹吸式可吸食花蜜。因此幼蟲和成蟲生活在兩個截然不同的世界裡，而牠們能在綿延不斷的環形生活史內繼續生活，就非有「變態」不行。

我國有句俗語說：「化而裁之謂之變。」在真正談到完全變態以前，應先看看昆蟲有沒有漸進變態，也就是說昆蟲的身體在生長時，先改變一點點，是不是也能達到適應環境的目的。

例如昆蟲因外骨骼對牠體形長大的限制，如要長大，必須把外殼蛻掉，也就是蛻皮現象。昆蟲蛻皮時，個體的器官會增大，組織則不會有太多的改變，也就是只有量的變化。例如蝗蟲，由二齡若蟲變為三齡若蟲，三齡若蟲變為四齡若蟲就是。因此漸進變態是可以的，早期的科學家也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體內的前胸腺有關，因為蝗蟲成蟲後便不再需要蛻皮，體內也沒有了前胸腺。而在家蠶的研究方面，科學家也發現如果在飼養家蠶的食物裡，不添加膽固醇時，家蠶的幼蟲就不能脫皮，而家蠶也有前胸腺。

德國的科學家卜提男（A. Butenadt）和卡爾森（P. Karlson）早在 1954 年時，就用 4 噸的家蠶蛹體純化並鑑定出蛻皮因子是 α-蛻皮素。後來的科學家也證明蛻皮素的確是由膽固醇代謝而成，並證明所有昆蟲在脫皮前都有這個激素的分泌，也就是昆蟲脫皮和這個激素有關，解決了昆蟲變態學中的第1個難題。

但是昆蟲學家很快就發現，昆蟲脫皮後會有兩種結果：變幼蟲或成蟲。一種是體重的改變，如上述蝗蟲體形的變大，是量的改變。另一種是體形的完全改變，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，成蟲的組織如翅、生殖系統則發育。因此合理的想法是，昆蟲在幼蟲時，體內有一種阻止成蟲器官發育的因子。有這個因子，當昆蟲脫皮時，幼蟲變幼蟲；如無這個因子，則幼蟲變態為成蟲。

這個假設後來再經其他學者研究證明正確，這因子是昆蟲咽喉側腺分泌的青春激素，也就是昆蟲變態時受兩種化學因子調控：青春激素與脫皮素。當兩種因子都存在時，昆蟲的幼蟲會變成體形更大的幼蟲，但當只有一種因子脫皮素存在時，昆蟲的幼蟲會變態為成蟲。

還有一個問題，如果青春激素很濃時，第五齡的幼蟲除了變態為成蟲外，還能變態為第六齡的幼蟲嗎？試驗結果是肯定的。但是經過這種特別的變態後，個體會有些類似成蟲，同時又有些幼蟲的構造，我們特稱這個過程是幼變態。現在已知幼變態的現象不只是昆蟲類有，爬蟲類也有，例如在墨西哥的山椒魚，牠的成蟲就擁有幼蟲時代的鰓。

昆蟲與爬蟲兩棲類的變態是一種特有的生命現象，了解變態後，才能了解牠們的個體如何由幼蟲漸漸走上成蟲組織的康莊大道。

資料來源

《科學發展》2010年3月，447期，64 ~ 65頁

青春激素(3) 脫皮素(2) 科發月刊(5210)

動物的變態

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