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動物的變態

蝴蝶的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。
 
 
 
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。
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