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ほとんどの昆虫は、成虫になるために、そのライフサイクルにおいて何らかの変形プロセス(イゴ期とも呼ばれる)を経る(例:チョウなど)。 この過程は変態と呼ばれていますが、両生類が行う変態とは本質が大きく異なります。 しかし、なぜこのような変身をするのか、不思議に思ったことはないだろうか。 昆虫の変態の意味と原点はどこにあるのでしょうか?

オールドワールドアゲハ(Papilio machaon)の変態(写真:Jens Stolt)この記事を通して、変態の種類や変態の起源、感覚について詳しく学びましょう。

変態とは、動物が誕生後、成虫になるまでに大きな変化(生理的、解剖学的な変化)を伴いながら成長していく生物学的過程のことをいいます。 両生類の変態は若年の器官の再編成によって行われるのに対し、昆虫では組織の破壊と全く新しい細胞集団の出現によって行われるからだ。 脱皮とはどういうことでしょうか。

どの動物も何らかの方法で外部組織、すなわち環境と接触し、外圧から生物を保護する組織を再生している。 例えば、哺乳類は定期的に表皮組織を再生し、多くの爬虫類は頻繁に脱皮します。

節足動物は、六脚類(すべての昆虫を見つけることができるグループ)を含み、多かれ少なかれ硬い外骨格に外面を覆われています。 他の動物の外郭組織とは異なり、外骨格は徐々に剥離することがなく、その弾力性のなさは生物の成長を制限する。 そのため、この要素が障壁となり、成長しながら大きさを制限し、そのために、成長を続けるために、それを壊して捨てなければならない。

セミの脱皮の動画を見てください!:

すべての六脚類は変態するのですか?

答えは「いいえ」です。 5413>

六足動物はすべて成長するために脱皮をしますが、すべての六足動物が成体(繁殖できるようになる)になるために急激な変化をするわけではありません。 したがって、六脚類を大きく2つのグループに分けることができる:

AMETABOLOUS HEXAPODS(変態しない)

このグループは、従来Apterygotaまたは無翅六脚として知られている六脚類(昆虫以外の六脚類-プロチュラン、ディプルラン、コレボラス-とZygentomaまたはThysanuraとしても知られている無翅虫-例えば、…)を含みます。

Specimen of Ctenolepisma lineata (Zygentoma) (Wikimedia Commons).

ライフサイクルのどの瞬間も翅がないため、この種の6脚類の青年期は成体とほとんど違いがない。 したがって、幼年期の発達は単純で、大人の体格を獲得するために大きな変化を受けることはなく、つまり、ライフサイクルのどの時点でも変態することはない。 このような発生を直接発生ともいいます。

直接発生または代謝性発生(写真はasturnatura.comより)

代謝性六脚は発生過程で数十回脱皮します(例.

INSECTS THAT METAMORPHOSE

このグループにはPterygota昆虫または有翅昆虫(二次的に翅を失ったものを除く)が含まれます。)

Sympetrum flaveolumの標本(写真:André Karwath)

これまで説明してきたものとは対照的に、変態昆虫の青年期は成虫とは大きく異なり、数回の脱皮を経て、最後の変化を起こし、繁殖可能な翅を持った成虫になるのだそうです。

昆虫の変態の種類

このように、翼手類の昆虫だけが本当の意味で変態を行い、そのおかげで翅のある昆虫となり、性成熟にも達するのである。 5413>

変態には大きく分けて半変態(単純または不完全)と全変態(複雑または完全)の2種類があります。

半変態

単純で不完全な半変態では、若い昆虫は不活性期(サナギ)を経たり餌を食べなくなることなく成虫期(または想像子)になるまで何回か連続して脱皮をします。

孵化直後の新生児はニンフと呼ばれ、成虫に少し似ている(ただし、まだ翅も性器もない)。 通常、ニンフと成虫は餌や生息地を共有しないため、異なる生態的ニッチを占めます。実際、ほとんどのニンフは水棲で、成虫になると陸上で生活するようになります(例:カゲロウ類など)。

カゲロウEphemera danicaの成虫標本(Imagen de Marcel Karssies)

この種の変態では、ニンフはいくつかの脱皮を繰り返して、徐々に羽が形成されて、その組織が大きくなっていくのです。

このプロセスを要約した図を見てください:

______Hemimetabolous development of a _______grasshopper (imagen extraída de ________________asturnatura.com)

これらの昆虫はExopterygota(ラテン語でexo=「外」+pteron=「翼」)とも呼ばれ、これらの生物では翼が体の外側で徐々に、目に見えるように形成されていくからです。

ホロメタボリック変態

一般論として、昆虫の最も過激な変態と考えられ、またおそらく私たち全員が最もよく知る変態でもある。 最も有名な例は鱗翅目(蝶や蛾)が行うものですが、鞘翅目(甲虫)、♀翅目(蜂、スズメバチ、アリ)、双翅目(ハエや蚊)など、ホロメタボリックな昆虫ももっといます。

複雑な完全変態やホロメタボリック変態では、昆虫は幼虫、つまり解剖学的にも生理学的にも成虫に似ていない未熟な段階として生まれます。 また、半変態生物のように餌や生息地を共有することもない。 5413>

カブトムシの幼虫(”Curl grub” by Toby Hudson – Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons)

幼虫は最後の幼生期を終えると、摂食をやめて動かなくなる不活性期に入る。 この段階を蛹化期(蝶の場合はサナギになる)という。 5413>

Cetonia aurata (Coleoptera) の蛹期 (“Cetoine global” by Didier Descouens – Own work.)。 Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons)

変態が終わると、動かない状態から、翅を持ち、すっかり成熟した大人の姿になるのだそうです。

この過程をまとめると、

Holometabolous development of a lepidopteran (Picture from _________________________astrunatura.com)

Holometabolous organismは半代謝性昆虫とは逆に翅は体の中にあり、蛹期の終わりに初めて見えるようになるのだそうです。 そのため、Endopterygota(ラテン語のendo-=「内部」+ pteron=「翼」)とも呼ばれています。

昆虫変態の起源と機能

起源:化石記録

以前の記事で述べたように、虫はより進化的に成功している動物の一つであると言えます。 全昆虫種の 40% ~ 60% がホロメタボリック (完全変態) であり、その理由は、このグループの進化の過程でホロメタボリック変態が正に選択されたと推論されるからである。 実際、化石の記録はこの種の変態が一度だけ現れたことを示唆しているので、すべてのホロメタボリック昆虫は同じ祖先から派生している。 その後、すべての有翅昆虫は、炭素紀からペルム紀にかけて(300Ma)、何らかの半翅型の変態をするようになった。

この積極的な選択の理由は何だろうか。

前節で、幼虫と成虫の餌場や生息地が異なることを話したが、このような積極的な選択の理由は何だろうか。 同じ動物の異なるライフステージが異なる資源を利用するという事実は、種内競争(すなわち、同じ種の生物間の資源獲得競争)を防ぐことができる。 この事実は、これらの生物にとって大きな利点となり、非常に異なる段階に分かれていることが特徴であるホロメタボロ発達が、ヘミメタボロやアメタボロよりも成功した可能性がある。

したがって、変態の主な機能意味は、資源に対する種内の競争を最小限に抑えることだと言える。 しかし、それ以外にも、昆虫の異なる段階がより専門化すればするほど、より多くの、より良い資源を利用する機会が増える。 例えば、寄生虫の場合、ライフサイクルの各瞬間に特定の特化が必要な難しい状況に直面するため、異なるステージ間の差が大きくなる傾向があります。

Danaus plexippus (Monarch butterfly) の幼虫と成虫(出典:幼虫画像: Victor Korniyenko, Creative Commons; 成虫画像:パブリックドメイン)

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つまり、翅の出現が昆虫の世界的な拡大と多様化を促進したように、変態は、より多くの、より良い資源を利用する能力を高めることによって、多様化のエンジンとして作用した可能性があります。

  • Bellés X. (2009).Note from subject “Advanced Zoology” taken during my Biology studies at Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).
  • Bellés X. (2009).Note for the Study in the Universidate. “Origen y Evolución de la Metamorfosis de los Insectos”. Instituto de Biología Evolutiva (CSIC-UPF), Barcelona.
  • Jordán Montés F. (2013). “El universo de los insectos”(昆虫の世界). Mundi-Prensa Libros, Madrid.
  • Los Insectos. Reproducción y Metamorfosis (asturnatura.com).

メイン写真: Steve Greer Photography.

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