Метаморфоз

Метаморфоз (от греческого metamorphosis — превращение) — глубокое преобразование строения организма в процессе его индивидуального развития (онтогенеза), приводящее к резкому изменению формы и образа жизни.

У животных

У животных метаморфоз (или метаболия) — это процесс, в ходе которого личинка превращается во взрослую особь (имаго). Это явление характерно для большинства групп беспозвоночных и некоторых позвоночных: миног, ряда рыб (например, двоякодышащих) и земноводных.

Метаморфоз обычно связан с кардинальной сменой среды обитания и образа жизни:

Переход от свободноплавающего к прикреплённому образу жизни.
Переход от водного к наземному образу жизни.
Переход от скрытого существования в субстрате к активной жизни в воздушной среде.

В жизненном цикле таких животных присутствует хотя бы одна личиночная стадия, существенно отличающаяся от взрослой формы. Разные стадии онтогенеза выполняют различные функции, способствующие выживанию и процветанию вида.

Основные типы метаморфоза у беспозвоночных:

У прикреплённых форм (губки, кишечнополостные): свободноплавающие личинки (паренхимула, амфибластула, планула) служат для расселения вида. Часто такой метаморфоз осложняется чередованием поколений, размножающихся половым и бесполым путём.
Без чередования поколений: личинка (например, трохофора многощетинковых червей или велигер моллюсков) также выполняет функцию расселения.
Некротический метаморфоз (у немертин): внутри личинки развивается взрослая особь, при этом большая часть тела личинки отмирает.
Криптометаболия: личиночная стадия проходит внутри яйца (например, у виноградной улитки).
Анаморфоз (у многих многоножек и бессяжковых): изменения связаны лишь с увеличением числа сегментов тела.
Протометаболия (эпиморфоз): развитие без существенных изменений (характерно для некоторых первичнобескрылых насекомых и многоножек).

Метаморфоз у насекомых тесно связан с развитием крыльев и делится на два основных типа:

Неполное превращение (гемиметаболия). Личинка (нимфа) похожа на взрослое насекомое и ведёт сходный образ жизни. Изменения касаются в основном постепенного роста зачатков крыльев. Характерно для подёнок, стрекоз, тараканов, богомолов, термитов, кузнечиков, тлей и клопов.
Полное превращение (голометаболия). Функции резко разделены: личинка питается и растёт, а взрослая стадия (имаго) служит для расселения и размножения. Червеобразная личинка не похожа на имаго. Переход между этими стадиями происходит на неподвижной фазе куколки. Характерно для жуков, бабочек, перепончатокрылых (пчёлы, муравьи) и двукрылых (мухи, комары).

У позвоночных метаморфоз ярко выражен:

У миног личинка (пескоройка) живёт в грунте, а взрослые особи — полупаразиты рыб.
У земноводных из яйца выходит водная личинка — головастик, который в процессе метаморфоза утрачивает жабры и хвост, приобретая лёгкие и конечности взрослой лягушки или жабы.

Регуляция метаморфоза у животных осуществляется сложной системой гормонов.

У растений

У растений метаморфоз — это видоизменение основных органов (побега, корня, листа) в процессе онтогенеза, связанное со сменой их функций или условий функционирования.

Истинный метаморфоз — превращение одного органа в другой с полной сменой формы и функции. Например, превращение надземного побега в корневище, луковицу или клубнелуковицу для переживания неблагоприятного периода у многих травянистых растений.
В большинстве случаев метаморфозу подвергаются не взрослые органы, а их зачатки. Например, превращение части побега в колючку (у боярышника) или усик (у винограда), а листа — в колючку (у кактуса).

Окончательная форма органа определяется на ранних этапах его развития (детерминация) под влиянием накопления физиологически активных веществ и комплекса внешних и внутренних факторов.

См. также: Побег, Корень.

Современный контекст

Современная биология рассматривает метаморфоз не просто как морфологическое изменение, а как сложный генетически запрограммированный процесс, регулируемый каскадами экспрессии генов. Гормональная регуляция, особенно роль экдизона у насекомых и тиреоидных гормонов у земноводных, изучена на молекулярном уровне. Эволюция метаморфоза рассматривается как ключевой фактор, обеспечивший колоссальное разнообразие и адаптивный успех таких групп, как насекомые. Исследования в области эво-дево (эволюционной биологии развития) показывают, как изменения в регуляции генов, управляющих метаморфозом, могли приводить к возникновению новых жизненных форм.