①发育过程在水中进行 ②发育的起点是受精卵 ③发育过程有蛹期 ④幼体和成体有很大差异
毛毛虫“蜕变”成美丽的蝴蝶,是自然界最奇妙的现象之一。在这个过程中,昆虫的身体究竟发生了什么变化?科学家们利用黑腹果蝇,了解了昆虫完全变态发育的整个过程。显微观察发现,在幼虫体内有一些微小而透明的盘状结构,称为“成虫盘”。成虫盘对应着未来成虫身体的主要结构,包括触角、口器、足和生殖器等附肢,乃至眼、翅和头胸部 的外骨骼。此外,幼虫体内还有大量“成虫细胞”,对应着成虫体内的主要脏器。成虫盘和成虫细胞在昆虫的卵期就形成了,在整个幼虫阶段都安静地休眠着。进入蛹期后,组成幼虫的绝大多数体细胞瓦解成一大团富含营养的“浆糊”,为发育提供营养,同时,成虫盘和成虫细胞迅速生长发育为不同结构。
完全变态的昆虫都采用这样的发育机制。不完全变态的昆虫,如蟑螂、蝗虫,它们早在卵期就已启动了触角、口器、足等的分化,孵化出的若虫是成虫的缩小版,只剩性器官和翅等特殊器官需蜕皮后逐渐长出。
化石和解剖学的证据表明,完全变态是由不完全变态演化而来,这种演化来源于大约两亿八千万年前的一次基因突变。一种名为 broad 的基因对于完全变态昆虫的蛹的形成非常 关键。敲除这个基因,毛毛虫将永远不会形成蛹并且不能变成蝴蝶。
完全变态的主要优点是减轻了卵的营养储备负担,而且蛹期不需要进食。最关键的是,完全变态让幼虫和成虫在生理和习性上都产生了巨大的差异,极大地减轻了成体和幼体在物种内部的竞争。具有完全变态发育的昆虫数目庞大,说明了这种繁殖策略极为成功。
组别 |
实验材料 |
舍内安装的灯泡(光照强度) |
饲养条件 |
光照时间 |
产蛋率 |
A |
大小长势相同的产蛋鸡60只,随机分为3组,每组20只 |
10个3W,光线均匀 |
18小时/天 |
85% |
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B |
10个4W,光线均匀 |
18小时/天 |
91% |
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C |
10个4W,光线均匀 |
12小时/天 |
81% |