Как гусеницы научились превращаться в бабочек?
Многие насекомые проходят через метаморфозы: гусенички вылупляются из яиц, затем превращаются в куколки, а из куколки выбирается красивая бабочка. Процесс настолько странный, что кажется чем-то из области научной фантастики. Но как он появился? Портал livescience.com разобрался в вопросе.
Метаморфоза уходит корнями в 480 млн лет назад — к самым первым насекомым на Земле. Они не проходили через крупные метаморфозные изменения на протяжении своей жизни, если судить по ископаемым останкам; древние жуки просто вылуплялись из яиц маленькими версиями будущих взрослых особей. По мере взросления они периодически сбрасывали панцирь, чтобы вырастать больше и больше. Даже сегодня существуют некоторые насекомые, которые не проходят через метаморфозу — например, чешуйницы.
Но примерно 400 млн лет назад что-то изменилось. Мелкая генетическая мутация привела к тому, что взрослые и молодые фазы насекомых начали выглядеть по-разному — данный феномен называют неполным метаморфозом.
Насекомые, проходящие через этот процесс, появляются на свет в форме нимф. Они по-прежнему отдаленно похожи на взрослую фазу жука, но там, где у них должны быть крылья, находятся мягкие подушечки. Каждый раз при линьке подушечки развиваются, а последняя линька раскрывает взрослые, функциональные крылья. Именно крылья сделали неполный метаморфоз большим эволюционным рывком для насекомых: они так деликатны, что маленьким жукам было бы тяжело вылупиться из яйца сразу с полноценными крыльями. Поэтому им проще развиваться вместе со своими хозяевами на протяжении определенного времени.
После этого, примерно через 50 млн лет, произошел еще ряд генетических мутаций, затронувших ранние стадии жизни насекомых. Данные сдвиги привели к появлению голометаболических насекомых — или тех, кто проходит полный метаморфоз. Они появляются на свет в виде личинок, которые абсолютно не похожи на взрослых особей.
На сегодняшний день наука знает о 5,5 млн видах насекомых на Земле, и более 80% из них проходят полный метаморфоз. Вероятно, этот феномен так закрепился среди насекомых, поскольку он предоставляет множество эволюционных преимуществ — и способность летать была первым. По факту, голометаболические насекомые — первые животные на планете, которые выработали функциональные крылья. Они поднялись в небо задолго до любых позвоночных.
Полный метаморфоз дает еще больше преимуществ. Поскольку фаза личинки и взрослой особи сильно отличаются, они могут специализироваться на разных вещах; обычно личинки проводят большую часть времени за едой, тогда как взрослые насекомые больше заинтересованы в размножении. В определенных случаях взрослые особи некоторых видов, вроде мотыльков Actias luna, вообще не имеют рта. После метаморфоза они проводят короткий остаток своей жизни в поисках партнера для спаривания.
Метаморфоз также помогает в плане конкуренции за ресурсами, потому что взрослые насекомые и личинки могут питаться совершенно по-разному. У многих видов личинки часто питаются недолговечными ресурсами, вроде падали или червей, тогда как молодые и взрослые особи предпочитают более долговечные — например, нектар. Таким образом, они не соперничают друг с другом за пищу, благодаря чему большее количество насекомых может выжить.
При этом загадка эволюции метаморфоза по-прежнему оставляет много вопросов. Одна гипотеза полагает, что полный метаморфоз появился в результате разделения фазы нимфы на фазу личинки и куколки. Другая гласит, что фаза личинки произошло от эмбрионной фазы (пронимфы) — короткого периода, когда насекомое начинает вылупляться из яйца.