Majoritatea insectelor suferă un fel de proces de transformare în timpul ciclului lor de viață pentru a ajunge la vârsta adultă – cunoscută și sub numele de faza de imago – (de exemplu, fluturele). Acest proces se numește metamorfoză, deși esența sa este departe de cea a metamorfozei efectuate de amfibieni. Dar, nu v-ați întrebat vreodată de ce fac ei această transformare? Care sunt sensul și originea metamorfozei insectelor?

Învățați mai multe despre diferitele tipuri de metamorfoze, originea și sensul acestor transformări prin intermediul acestui articol.

Metamorfoza este un proces biologic prin care animalele se dezvoltă după naștere, implicând transformări uriașe și/sau restructurări anatomice (atât fiziologice, cât și anatomice) până la atingerea vârstei adulte.

Există diferite grupuri de animale care se dezvoltă prin acest proces, însă cele mai multe dintre ele nu au în comun nici originea, nici natura acestor transformări. Astfel, în timp ce metamorfoza amfibienilor are loc prin reorganizarea organelor tinere preexistente, la insecte are loc o rupere de țesuturi și, de asemenea, apariția unor grupuri de celule cu totul noi.

Ecdiza sau mutația

În primul rând, trebuie să vorbim despre mutație pentru a înțelege metamorfoza insectelor. Ce înseamnă mută? Și de ce este ea un proces esențial pentru insecte și artropode în ansamblu?

Care animal își regenerează într-un fel sau altul țesuturile externe, adică acele țesuturi care sunt în contact cu mediul și care protejează organismul de presiunile externe. De exemplu, mamiferele își regenerează periodic țesuturile epidermice; o mulțime de reptile își elimină frecvent pielea; dar, cum rămâne cu artropodele?

Artropodele, printre care se numără și hexapodele (grup în care se regăsesc toate insectele), sunt acoperite în exterior de un exoschelet mai mult sau mai puțin dur. Spre deosebire de alte țesuturi externe ale animalelor, exoscheletul nu se desprinde progresiv, iar lipsa sa de elasticitate limitează creșterea organismului. Astfel, acest element devine o barieră care le limitează dimensiunile în timpul creșterii, și tocmai de aceea trebuie să îl rupă și să îl lase deoparte pentru a continua să crească. Acest tip de mută este cunoscut sub numele de ecdysis, care este tipic pentru ecdysozoa (artropode și nematoda).

Vezi acest video cu o cicadă care mută!:

Toate hexapodele se metamorfozează?

Răspunsul este NU. Cu toate acestea, este necesar să aprofundăm explicația.

Toate hexapodele mută pentru a crește, dar nu toate trec prin schimbări radicale pentru a ajunge la vârsta adultă (când devin capabile să se înmulțească). Astfel, putem împărți hexapodele în două grupe principale:

HEXAPODELEAMETABOLOASE (Fără metamorfoză)

Acest grup include acele hexapode cunoscute în mod tradițional ca Apterygota sau hexapode fără aripi (Hexapode care nu sunt insecte -proturans, diplurans și colembolas- și insecte fără aripi ca Zygentoma sau cunoscute și sub numele de Thysanura -e.g. peștișorii argintii sau Lepisma-) și Pterygota sau insectele înaripate care au suferit o pierdere secundară a aripilor.

Pentru că nu au aripi în niciun moment al ciclului lor de viață, fazele tinere ale acestui tip de hexapode aproape că nu prezintă diferențe față de cele adulte. Astfel, dezvoltarea juvenilă este simplă și nu suferă schimbări uriașe pentru a dobândi fizicul de adult; adică nu există metamorfoză în niciun moment al ciclului lor de viață. Acest tip de dezvoltare este cunoscut și sub numele de dezvoltare directă.

Hexapodele ametabolice pot face zeci de mutații de-a lungul dezvoltării lor (de ex.ex. de 50 de ori la peștii argintii, mai mult sau mai puțin), chiar și atunci când devin maturi din punct de vedere sexual.

INSECTE CARE METAMORFOZEAZĂ

Acest grup include insectele Pterygota sau insectele înaripate (cu excepția celor care și-au pierdut secundar aripile).

În contrast cu cele care au fost explicate mai sus, fazele de tinerețe ale insectelor metamorfe sunt foarte diferite de cele adulte; astfel, după mai multe mutații succesive, ele suferă ultima lor schimbare, prin care iese un adult înaripat capabil să se reproducă. După ce au ajuns în această fază, aceste insecte devin incapabile să mai facă o nouă mutare.

Tipuri de metamorfoză la insecte

Atunci, numai insectele Pterygota suferă o adevărată metamorfoză, datorită căreia devin insecte înaripate și ating și maturitatea sexuală. Dar nu toate aceste insecte realizează același tip de schimbare.

Există două tipuri principale de metamorfoză: cea hemimetabolă (simplă sau incompletă) și cea holometabolă (complexă sau completă). Care sunt diferențele dintre ele?

Metamorfoza hemimetabolă

În metamorfoza simplă, incompletă sau hemimetabolă, insectele tinere trec prin mai multe mutații succesive până la atingerea stadiului de adult (sau imaginal) fără a trece printr-un stadiu de inactivitate (pupă) și/sau a înceta hrănirea.

Imediat după ecloziune, am denumit nou-născutul nimfă, care seamănă puțin cu cele adulte (dar încă nu are aripi și nici organe sexuale). De obicei, fazele nimfale și cele adulte nu împart sursele de hrană și nici habitatul, astfel încât ocupă nișe ecologice diferite; de fapt, majoritatea nimfelor au obiceiuri acvatice și merg să trăiască pe uscat după ce ajung la maturitate (de exemplu, efemeridele).

În acest tip de metamorfoză, nimfele trec prin câteva mutații succesive datorită cărora se formează treptat aripi, iar organismul lor devine mai mare. În cele din urmă, nimfele efectuează ultima lor mutație, după care apare adultul: un organism înaripat care este capabil să se înmulțească.

Aruncă o privire la această schemă care rezumă acest proces:

Aceste insecte sunt numite și Exopterygota (de la latinescul exo- = „exterior” + pteron = „aripi”), deoarece la aceste organisme aripile se formează progresiv și vizibil în partea exterioară a corpului lor.

Metamorfoza hemometabolică

În termeni generali, este considerată cea mai radicală metamorfoză la insecte și, de asemenea, probabil cea mai cunoscută transformare de către noi toți. Cel mai cunoscut exemplu este cel realizat de lepidoptere (fluturi și molii); dar există și mai multe insecte care sunt holometabolice, cum ar fi coleopterele (gândacii), himenopterele (albinele, viespile și furnicile) și dipterele (muștele și țânțarii).

În metamorfoza complexă, completă sau holometabolă, insectele se nasc ca larve, adică un stadiu prematur care nu se aseamănă nici anatomic, nici fiziologic cu adultul. În plus, ele nu împart sursele de hrană și nici habitatul, așa cum este cazul organismelor hemimetabolice. Ca și în cazul insectelor hemimetaboli, aceste larve trec prin mutații succesive până când ajung la o mărime suficientă pentru a suferi metamorfoza, moment în care efectuează ultima lor mutație.

După ultimul lor stadiu larvar, larvele intră într-un stadiu de inactivitate, moment în care nu se mai hrănesc și rămân nemișcate. Acest stadiu este cunoscut sub numele de stadiul de pupă (când devin pupă sau crisalidă la fluturi). De obicei, larvele încep să semene cu adulții la sfârșitul acestui stadiu datorită modificărilor anatomice care au loc și, de asemenea, datorită apariției unor noi organe și țesuturi.

După ce procesul de transformare se termină, organismele părăsesc această stare de nemișcare și dobândesc forma lor adultă, care are aripi și este complet matură.

În rezumat, schema acestui proces ar putea fi:

În contrast cu insectele hemimetabolice, apariția aripilor la organismele holometabolice are loc în interiorul corpului lor și devin vizibile doar la sfârșitul stadiului de pupă. Din acest motiv, ele sunt cunoscute și sub denumirea de Endopterygota (de la latinescul endo-=”înăuntru” + pteron=”aripi”).

Originea și funcția metamorfozei insectelor

Originea: arhiva fosilă

Insectele sunt, așa cum am discutat în articolele anterioare, unul dintre animalele cu cel mai mare succes evolutiv. Între 40%-60% din totalul speciilor de insecte sunt holometabole (metamorfoză completă), datorită a ceea ce deducem că metamorfoza holometabolă a fost selectată pozitiv în timpul evoluției acestui grup. De fapt, înregistrările fosile sugerează că acest tip de metamorfoză a apărut o singură dată, astfel încât toate insectele holometabolice derivă din același strămoș.

Conform acestor date, insectele fără aripi sau vechile Apterygota și primele insecte cu aripi erau ametabolice. Apoi, toate insectele înaripate au început să dezvolte un fel de metamorfoză hemimetabolă în timpul Carboniferului și Permianului (300 Ma). În cele din urmă, primele insecte considerate holometabolice au apărut în perioada Permianului (280 Ma).

Care ar putea fi motivul acestei selecții pozitive?

În ultimele paragrafe, am vorbit despre diferitele surse de hrană și habitate ale tinerilor și adulților. Faptul că diferitele stadii de viață ale aceluiași animal exploatează resurse diferite ar putea împiedica competiția intraespecífică (adică competiția pentru resurse între organisme din aceeași specie). Acest fapt ar însemna un mare avantaj pentru aceste organisme, astfel încât dezvoltarea holometabolă, care se caracterizează prin faptul că este împărțită în stadii foarte diferite, ar fi putut avea mai mult succes decât cea hemimetabolă sau ametabolă.

Așa, putem spune că principalul sens funcțional al metamorfozei ar putea fi acela de a minimiza competiția intraespecífică pentru resurse. Dar mai este încă ceva: cu cât mai specializate sunt diferitele stadii ale unei insecte, cu atât mai mare ar fi șansa de a exploata mai mult și mai bine resursele. De exemplu, în cazul formelor parazite, diferențele dintre diferitele stadii tind să fie uriașe, deoarece situațiile dificile cu care se confruntă necesită o specializare specifică în fiecare moment al ciclului de viață.

. .

Așa că, la fel cum apariția aripilor a favorizat expansiunea și diversificarea insectelor la nivel mondial, metamorfoza ar fi putut acționa ca un motor de diversificare prin creșterea capacității de a exploata resurse mai multe și mai bune.

• Note de la disciplina „Zoologie avansată” luate în timpul studiilor mele de Biologie la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).
• Bellés X. (2009). „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”. Mundi-Prensa Libros, Madrid.
• Los Insectos. Reproducción y Metamorfosis (asturnatura.com).

Imaginea principală de Steve Greer Photography.

.