如果人類(lèi)像昆蟲(chóng)一樣,能進(jìn)行完全變態(tài)發(fā)育,會(huì )怎么樣?
若是人類(lèi)呈現幼蟲(chóng)期,可能會(huì )和各人想象中的完全差別。
成蟲(chóng)寄生在幼蟲(chóng)體內的說(shuō)法傳播甚廣,但那個(gè)說(shuō)法現實(shí)是錯誤的。
固然幼蟲(chóng)的細胞、組織、器官,絕大部門(mén)都被崩潰重構,但中樞神經(jīng)的發(fā)育是一脈相承的。
成蟲(chóng)盤(pán)自己屬于一種干細胞,早在胚胎發(fā)育出20~40細胞群的時(shí)候,就通過(guò)胚胎上皮逐步內陷構成了。
各個(gè)器官的成蟲(chóng)盤(pán),分部在幼蟲(chóng)器官所對應的各個(gè)部位
以典型完全反常蟲(chóng)豸果蠅舉例:
圖一卵(胚胎);圖二幼蟲(chóng);圖三成蟲(chóng)
果蠅具有眼、唇、足、翅等9對表皮構造凹陷的體成蟲(chóng)盤(pán),以及1一個(gè)生殖盤(pán),共19個(gè)成蟲(chóng)盤(pán) 。
值得申明的是,并沒(méi)有與中樞神經(jīng)相對應的成蟲(chóng)盤(pán)。
胚胎發(fā)育的早期,部門(mén)外胚層細胞就會(huì )逐步分化成神經(jīng)干細胞。
神經(jīng)干細胞發(fā)育成腦/胸神經(jīng)中樞之后,就會(huì )促使相關(guān)腺體排泄保幼激素和脫皮激素。
幼蟲(chóng)的成蟲(chóng)盤(pán)之所以不會(huì )發(fā)育,即是源于保幼激素的按捺。在幼蟲(chóng)不竭蛻皮生長(cháng)的過(guò)程中,成蟲(chóng)盤(pán)的細胞也會(huì )不竭增值。
整個(gè)幼蟲(chóng)階段,神經(jīng)干細胞都在不竭地分化,生成差別的神經(jīng)元。尤其是*齡幼蟲(chóng)階段,神經(jīng)系統內神經(jīng)細胞快速增值,并最末為蛹和成蟲(chóng)的神經(jīng)系統打下根底。
進(jìn)入幼蟲(chóng)發(fā)育末期之后,神經(jīng)系統的發(fā)育會(huì )停滯。進(jìn)入反常過(guò)程后,才會(huì )再進(jìn)一步發(fā)育 。
化蛹反常發(fā)育時(shí),保幼激素排泄削減,脫皮激素排泄增加,成蟲(chóng)盤(pán)伸長(cháng),并向成蟲(chóng)器官發(fā)育:
翅與足的成蟲(chóng)盤(pán)對應關(guān)系:響應部位處于卷曲形態(tài),在蛻皮激素的影響下,成蟲(chóng)盤(pán)展開(kāi)并發(fā)育成器官的各個(gè)部位
為了適應重生成的各類(lèi)器官,中樞神經(jīng)系統也發(fā)作了猛烈的變革。
例如,肌肉內的神經(jīng)突觸會(huì )發(fā)作大規模、猛烈的重構。修剪舊的突觸,并構成新的突觸。以至神經(jīng)系統的離子通道也會(huì )發(fā)作響應的改動(dòng)。
中樞神經(jīng)系統顛末一系列持續的發(fā)育,會(huì )變得比幼蟲(chóng)復雜得多,一部門(mén)胸腹神經(jīng)節也可能呈現合并的現象 。但整個(gè)過(guò)程,中樞神經(jīng)不會(huì )顛末組織解離和徹底毀壞。
除了中樞神經(jīng)外,氣管系統、背血管系統,等對生命有嚴重感化的構造的解離城市遭到限造。
很多研究都表白,成蟲(chóng)往往能繼承幼蟲(chóng)階段的一些刺激和前提反射 。
完全崩潰重構的,一般是皮細胞層、消化器官、部門(mén)肌肉,以及腺體。而那些組織、器官的重構,也其實(shí)不會(huì )對中樞神經(jīng)有著(zhù)傾覆性的影響。
切當的說(shuō),完全反常的蟲(chóng)豸,其幼蟲(chóng)確實(shí)是成蟲(chóng)的幼體,只不外在持久的演化過(guò)程中,幼體已經(jīng)相當的特化。除了中樞神經(jīng)系統外,身體的絕大部門(mén)都停止了完全的重構。
那么,蟲(chóng)豸的幼蟲(chóng)期有什么樣的存在意義呢?
那就不能不談一談,完全反常的演化過(guò)程了。
節肢動(dòng)物早在5.4億年前的寒武紀早期就呈現了,它們堅硬的幾丁量外骨骼,被后來(lái)演化出來(lái)的蟲(chóng)豸所繼承。
但那堅硬的外骨骼有利也有弊。
在支持身體的同時(shí),它也限造了生長(cháng)發(fā)育。蟲(chóng)豸和節肢動(dòng)物不能不演化出了蛻皮機造。蛻皮過(guò)程,又涉及到舊細胞滅亡,新組織的分化。
所以,蟲(chóng)豸翅和足的上皮細胞保留了分化才能,那就是成蟲(chóng)原基,能夠說(shuō)是成蟲(chóng)盤(pán)的雛形。
每一次蛻皮的時(shí)候,成蟲(chóng)原基就得到響應的分化,曲到最初一次蛻皮,分化完成。
蝗蟲(chóng)等不完全反常的蟲(chóng)豸,次要是如許的發(fā)育戰略。比擬起完全反常的蜜蜂等,它們的身體內部其實(shí)不會(huì )履歷劇烈的重構。
憑仗著(zhù)外骨骼和較興旺的中樞神經(jīng),蟲(chóng)豸繁榮4億多年,但內部也有了劇烈的保存合作,產(chǎn)生了數以百萬(wàn)的物種。從而培養了每個(gè)物種間,差別的生活史戰略。
大約*億~*.*億年前,魚(yú)類(lèi)登岸前后,更高檔品種的蟲(chóng)豸演化出了完全反常:
成蟲(chóng)和若蟲(chóng)生活史的逐步獨立,是完全反常的次要演化動(dòng)力之一。
例如,早期演化出來(lái)的蜻蜓,屬于介于不完全反常和完全反常之間的半反常發(fā)育。它們的幼蟲(chóng)是完全的水生,并且具有高掠食才能。最初脫變成勝利時(shí),固然心理和保存形態(tài),都發(fā)作了較大變革,但它們其實(shí)不會(huì )履歷完全反常的蛹階段。
跟著(zhù)生活史的繼續拉大,成蟲(chóng)和若蟲(chóng)最初釀成了近乎完全差別的兩種生物。期間的蛻皮,也演釀成了更復雜的蛹化。一些比力原始的反常(原反常)類(lèi)型,蛹化之后,還會(huì )顛末亞成蟲(chóng)階段,再履歷一次蛻皮才氣成為成蟲(chóng)。例如,蜉蝣。
蜉蝣:顛末原反常的亞成蟲(chóng)
固然*億多年前的石炭紀,處于巨蟲(chóng)時(shí)代。但完全反常的蟲(chóng)豸,擁有很小的體型。跟著(zhù)氧氣含量的下降,此消彼長(cháng),它們逐步開(kāi)展成了最勝利的物種之一。
完全反常蟲(chóng)豸的勝利,在于幼蟲(chóng)保存成本的降低,盡管不斷吃就行了。而蛹化成成蟲(chóng)之后,只需要不竭地交配繁衍就能夠了。同樣個(gè)別小,動(dòng)物豐碩,在鳥(niǎo)類(lèi)演化出來(lái)之前,根本上除了內部合作外,蟲(chóng)豸的生境壓力也足夠的小。
為什么人類(lèi)沒(méi)有幼蟲(chóng)期?
果蠅和人類(lèi),在冥冥之中其實(shí)有著(zhù)某些特殊的聯(lián)絡(luò )。
人類(lèi)有*0%的基因與果蠅具有類(lèi)似性,75%與疾病相關(guān)的基因都能在果蠅身上找到 。
bHLH轉錄因子普遍存在于動(dòng)動(dòng)物中,同時(shí),它對脊椎動(dòng)物胚胎期神經(jīng)管的構成,以及蟲(chóng)豸的神經(jīng)發(fā)育都有著(zhù)非常重要的感化 。
從演化的角度來(lái)說(shuō),原口和后口動(dòng)物的配合祖先大約生活在*億多年前的埃迪卡拉紀。后口動(dòng)物沒(méi)有外骨骼,不會(huì )呈現蛻皮現象,天然也就不會(huì )呈現成蟲(chóng)和幼蟲(chóng)生活史割裂的情況。
然后來(lái)四足動(dòng)物登岸之后,兩棲動(dòng)物之所以有反常過(guò)程。因為幼體還延續了魚(yú)類(lèi)的生活史,所以需要履歷一個(gè)從水生到陸生的反常過(guò)程。爬蟲(chóng)類(lèi)演化成了羊膜動(dòng)物,徹底脫節了水情況,天然不再需要反常過(guò)程。
羊膜動(dòng)物的適應才能,遠遠高于兩棲動(dòng)物。同時(shí)無(wú)論爬蟲(chóng)類(lèi)的卵,仍是哺乳動(dòng)物的妊娠,都具有更高的生殖成本,無(wú)法支持幼體足夠長(cháng)的反常發(fā)育,后來(lái)的動(dòng)物天然也就不成能再往反常發(fā)育的標的目的演化了。
最初再做一點(diǎn)科幻的假設。
若是在別的一個(gè)世界位面,從脊椎動(dòng)物起頭,其實(shí)不必然不克不及呈現蛻皮生物。
地球上無(wú)論早期海洋的盾皮魚(yú),仍是后來(lái)穿山甲等陸生動(dòng)物,都表白脊椎動(dòng)物那一收是能夠演化出堅硬外甲的。以至像蛇如許的動(dòng)物,因為滑行 ,也有了蛻皮的需求。
若是早期的脊椎動(dòng)物點(diǎn)歪了進(jìn)化樹(shù),是可能演化出一種蛻皮魚(yú)的。
從地球角度來(lái)說(shuō),即使生物演化史上實(shí)的呈現了那種魚(yú),也很容易在早起各類(lèi)海洋生物造霸的情況下滅絕。但如今假設的是別的一個(gè)位面,不消管地球的實(shí)在情況。
那種蛻皮魚(yú)登岸之后,因為成體和幼體的生活史起頭拉大,它們便有了不向羊膜動(dòng)物發(fā)育的可能性。比擬起魚(yú)類(lèi)和兩棲類(lèi),羊膜動(dòng)物的生殖體例成本高,存活率高,但親代投資也更高。
那種成年和幼體生活史拉開(kāi)的脫皮魚(yú)來(lái)說(shuō),很明顯會(huì )是一種高產(chǎn)卵量的生殖體例。 顛末必然的演化之后,幼體生活在水中,顛末最初一次蛻皮,就能轉化成成年體,停止完全的陸地活動(dòng)。 每當春天發(fā)情的時(shí)候,又到有水的處所產(chǎn)卵。
那么之后的演化過(guò)程,就有兩條路可選了。
1、幼體不斷生活在水里。
成年體不竭地演化,逐步演化成具有更高檔級的物種。
但因為水陸生活史的隔斷,當海洋開(kāi)展出足夠多的掠食者之后,很倒霉與幼體的保存。
但其實(shí)也有響應的演化戰略,那就是演化出同樣具有高掠食才能的幼體,例如蜻蜓的幼蟲(chóng)。
能夠想象,在某一個(gè)星球,可能存在如許的外星人。
他們盡情的愛(ài)情生活,完全沒(méi)有生養的壓力。只需要在海里產(chǎn)卵,可能在10年后,把一群兒女們的繭帶回家,然后供給適宜的情況,讓它們停止充實(shí)的反常發(fā)育。
當然,發(fā)育完成之后,因為沒(méi)有陸地生活經(jīng)歷,還需要專(zhuān)門(mén)從頭進(jìn)修。所以那個(gè)外星人群的教育壓力,其實(shí)不會(huì )小。
2、在陸地上產(chǎn)卵。
在族群仍是蒙昧形態(tài)的時(shí)候,少小體可能四處啃食動(dòng)物。因為體型夠大,運動(dòng)才能又差,幾乎就是一些掠食動(dòng)物天然的美食。所以,演化之處,那個(gè)物種的保存壓力相當的大。
如許的生態(tài)壓之下,就很容易演化成群體賜顧幫襯后代的情況。
大量產(chǎn)卵的群居性,天然是演化成螞蟻或者蜜蜂那樣的女王社群,才有更低的生殖成本,以及足夠強的種群適應才能。
跟著(zhù)那群外星人的繁榮,呈現的人種越來(lái)越多,遲早會(huì )呈現如許的一種外星人:
寄生蜂人。
或許它們還有一個(gè)名字,叫做——異形。