Hogyan alakul át a hernyó borzalmasan pillangóvá
A hernyó metamorfózisa a fába kapaszkodó, 12 lábú kártevőből fenséges repülő pillangóvá, a teljes átalakulás gyakori metaforája. Ez valóban egy fantasztikus mechanizmus, amelyet a természet fejlesztett ki, mégis, bár kívülről fantasztikusnak tűnik, ez az átalakulás a báb mélyén elég borzalmasnak tűnik. Röviden, ahhoz, hogy a hernyó pillangóvá váljon, hormonok által kiváltott enzimek segítségével megemészti magát. Ezután alvó sejtekből (az őssejtekhez hasonlóan) nőnek ki a leendő pillangó testrészei. Szóval azt hitted, hogy a pubertás gonosz? Várj, amíg tovább olvasol.
Kemény átalakulás
Történetünk egy éhes hernyóval kezdődik, aki éppen csak kikelt a tojásból. A kis hernyó (tudományos nevén lárva) hamarosan levelekkel tömködi magát, és apránként növekszik. Amikor kinövi jelenlegi bőrét, egy ecdysone nevű hormon szabadul fel, amely a lárvát vedlésre utasítja. Körülbelül ötszöri vedlés után a lárva abbahagyja a táplálkozást, fejjel lefelé lóg egy ágról vagy levélről, majd vagy selymes gubót fon magából, vagy fényes bábká vedlik. Ezt a folyamatot ugyanaz a hormon, az ecdysone irányítja, de ezúttal egy másik hormonnal, az úgynevezett juvenil hormonnal együtt működik. Valójában a juvenilis hormon hiánya indítja el a metamorfózis mechanizmusát.
A juvenilis hormon az egész lárvastádium alatt késlelteti a metamorfózist. Úgy működik, hogy blokkolja a géneket az imaginális lemezekben – apró, korong alakú sejttasakokban, amelyek működésbe lépnek, amikor a hernyó beburkolózik a bábba, és végül antennává, szemmé, szárnnyá vagy más pillangódarabbá alakul. Mint ilyen, a fiatalkori hormon elengedhetetlen a hernyó túléléséhez a metamorfózis előtt. Tudod, amint a lárva eléri az utolsó vedlést és megkezdi a metamorfózist, furcsa dolgok történnek a testével. A lárva izmainak, bélrendszerének és nyálmirigyeinek sejtjei megemésztődnek, és pótalkatrészként szolgálnak a hamarosan leendő pillangó számára. Minden sejtet önmegsemmisítésre programoznak a kaszpázoknak nevezett enzimek aktiválásával.
A kaszpázok átszakítják a sejt fehérjéit, felszabadítva a lepkeképző alapanyagot. Ha nem lett volna a fiatalkori hormon, ez bármikor megtörténhetett volna, megölve a hernyót. Ehelyett a természet úgy programozta a hormont, hogy a metamorfózis ideális pillanatában csökkentse a szintjét. Mivel kevesebb juvenilis hormon van jelen, az ecdysone ahelyett, hogy szabályos vedlést indítana el, most a hernyót bábozódásra készteti. Miután a hernyó a képzeletbeli lemezek kivételével minden szövetét lebontotta, ezek a lemezek az őket körülvevő fehérjében gazdag levest használják fel az őket körülvevő gyors sejtosztódáshoz, amely a szárnyak, antennák, lábak, szemek, nemi szervek és a kifejlett lepke vagy lepke összes többi jellemzőjének kialakításához szükséges. A gyümölcslégy szárnyának imaginális korongja például mindössze 50 sejtből indul, és a metamorfózis végére több mint 50 000 sejtre nő.
A metamorfózis azonban nem csak valami gyönyörű fizikai átalakulás. Ez az evolúciós mechanizmusok lenyűgöző bemutatása. A pillangók és hernyók nem csak másképp néznek ki – másképp is viselkednek. Az egyik a fákon él, a másik pedig repül. A legfontosabb, hogy az egyik leveleket eszik, a másik pedig kizárólag nektárral táplálkozik. Mindkét faj számára bőven van hely az ökoszisztémában, hiszen nem zavarják egymás táplálékkészletét. Ez zseniális!
A gubó belsejében
Sajnos kevés olyan felvétel van, amely a metamorfózist munka közben mutatja be. A fenti hihetetlen képet Michael Cook készítette, akinek sikerült elkapnia ezt a Tussah selyemlepkét (Antheraea penyi) egy ritka helyzetben – egy sikertelen gubófonási kísérlet közben. Láthatjuk a báb finom, áttetsző jáde szárnyait, antennáit és lábait, amelyek még nem érettek felnőtt lepkévé – egy pillantás arra, ami általában a gubóban rejtve marad.
Szerencsére a 21. században élünk. A modern képalkotó technika, például a CT-felvételek segítségével bepillanthatunk a gubó belsejébe anélkül, hogy megzavarnánk ezt a rendkívül kényes folyamatot. Az alábbi videót a londoni Természettudományi Múzeumban dolgozó tudósok készítették.