Как мог эволюционно возникнуть механизм превращения гусеницы в бабочку?

[Комбинатор]

Собственно, интересует ответ на вопрос в названии топика. Где-нибудь можно почитать статьи на эту тему?

[Дж. Тайсаев]

Я сам не в курсе, но думаю можно проследить развитие насекомых от таких как тараканы и прямокрылые до наиболее глубоких форм метаморфоза у двукрылых. Поскольку здесь есть практически все переходные стадии, я думаю что тут попросту происходило постепенное удлинение периодов роста и укорочение периодов развития, предпосылки были изначально из за хитиновой кутикулы рост изначально не мог проходить континуально. Наверняка наиболее значительные преобразования происходили между очередными линьками и те виды, которые больше успевали в этот период, имели адаптивное преимущество. Одна линька постепенно стала наиболее значимой по глубине качественных преобразований. Примерно так

[Комбинатор]

Я сам не в курсе, но думаю можно проследить развитие насекомых от таких как тараканы и прямокрылые до наиболее глубоких форм метаморфоза у двукрылых. Поскольку здесь есть практически все переходные стадии, я думаю что тут попросту происходило постепенное удлинение периодов роста и укорочение периодов развития, предпосылки были изначально из за хитиновой кутикулы рост изначально не мог проходить континуально. Наверняка наиболее значительные преобразования происходили между очередными линьками и те виды, которые больше успевали в этот период, имели адаптивное преимущество. Одна линька постепенно стала наиболее значимой по глубине качественных преобразований. Примерно так

Я в этом очень мало понимаю, можно "на пальцах"?
Вот жили себе - не тужили какие-то там гусеницы. Линяли себе периодически потихоньку. Но при этом, на сколько я понимаю, никаких качественных изменений в экспрессии HOX-генов не происходило. А для того, что бы полностью поменять архитектуру строения тела, видимо, нужно очень существенно перепрограммировать работу всего комплекса HOX-генов. Или нет? То есть, мне непонятно, откуда у гусениц появилась "цель" стать бабочками, откуда природа узнала ещё до существования бабочек, как нужно поменять работу генов, что бы получилась бабочка? Эволюция ведь происходит маленькими шажками, так вот каковы в данном случае были эти шажки, если от момента окукливания до момента вылупления насекомого, отбор в сторону бабочки фактически не шёл. Или всё же шёл? Если да, то каков был его механизм?

[zK]

Употреблять с предельной осторожностью:
http://www.pnas.org/content/early/2009/08/25/0908357106.abstract

[Дж. Тайсаев]

Вот жили себе - не тужили какие-то там гусеницы. Линяли себе периодически потихоньку. Но при этом, на сколько я понимаю, никаких качественных изменений в экспрессии HOX-генов не происходило. А для того, что бы полностью поменять архитектуру строения тела, видимо, нужно очень существенно перепрограммировать работу всего комплекса HOX-генов. Или нет?

Думаю что не совсем так. Нужно идти в большей степени от обратного. Способность к полёту насекомые приобрели очень давно, задолго до способности к развитию с глубоким метаморфозом. Значит перепрограмировать существенно экспрессию генов и не нужно было. Развитие сначало шло от прагусеницы к прабабочке, но без метаморфоза, а затем попросту период трасформации сократился. Конечно же и на уровне онтогенеза также шли модификации, ну так это тоже очевидно, иначе основной биогенетический закон работал бы настолько чётко, что у палеонтологов было бы в разы меньше работы

[Комбинатор]

Употреблять с предельной осторожностью:
http://www.pnas.org/content/early/2009/08/25/0908357106.abstract

Спасибо, почитаю, начало очень многообещающее.
Лично я когда думал над этой проблемой, единственное, что мне приходило в голову, это что первоначально пра-бабочки просто паразитировали на гусеницах, откладывая в их тело свои личинки, но потом каким-то неведомым способом геном бабочки слился с геномом гусеницы, и начал полностью контролировать активность генов "хозяина".  В общем, история в духе Докинза, хотя здесь, я так понимаю, большинство относиться к его "эгоистичному гену" скептически.

[Комбинатор]

Думаю что не совсем так. Нужно идти в большей степени от обратного. Способность к полёту насекомые приобрели очень давно, задолго до способности к развитию с глубоким метаморфозом. Значит перепрограмировать существенно экспрессию генов и не нужно было. Развитие сначало шло от прагусеницы к прабабочке, но без метаморфоза, а затем попросту период трасформации сократился. Конечно же и на уровне онтогенеза также шли модификации, ну так это тоже очевидно, иначе основной биогенетический закон работал бы настолько чётко, что у палеонтологов было бы в разы меньше работы

Неужели такое практически полное перерождение возможно, так сказать, "он-лайн"? Ведь полугусеница-полубобочка мало того, что будет полностью беззащитна, но и питаться ей, видимо, будет весьма затруднительно...
А есть какие-нибудь примеры подобных перерождений (минуя стадию куколки) в наше время?

[Дж. Тайсаев]

Так в том то и дело, развитие без метаморфоза весьма распространено у насекомых, у тех же тараканов или саранчи, причём как правило у более архаичных групп, что косвенно свидетельствует что такой тип развития был первичен

[Дж. Тайсаев]

Кстати, вот какая мысль ещё пришла только что в голову. Чем глубже происходят преобразования, тем выше проблема адаптивности переходных структур Копа, только здесь уже не на уровне филогенеза, а на уровне онтогенеза, следовательно такой переходный период должен сокращаться и соответственно чем стадия имаго сильнее отличается от стадии личинки, тем переходный период должен быть короче и по возможности лучше защищён, высшее достижение бочонковидная куколка мухи

[Комбинатор]

Так в том то и дело, развитие без метаморфоза весьма распространено у насекомых, у тех же тараканов или саранчи, причём как правило у более архаичных групп, что косвенно свидетельствует что такой тип развития был первичен

То есть, тараканы, которые вылупляются из яиц, совсем не похожи на взрослых особей?

[Дж. Тайсаев]

То есть, тараканы, которые вылупляются из яиц, совсем не похожи на взрослых особей?

Похожи разумеется, но и отличия существенные имеются, в частности крылья отсутствуют, но тут есть ещё один нюанс, насколько помню, хоть я энтомологией никогда не занимался, это эмбрионизация в развитии насекомых, когда многие личиночные признаки смещались в стадию яйца. Так что и развитие без метаморфоза это тоже другая крайность.

[Комбинатор]

Похожи разумеется, но и отличия существенные имеются, в частности крылья отсутствуют, но тут есть ещё один нюанс, насколько помню, хоть я энтомологией никогда не занимался, это эмбрионизация в развитии насекомых, когда многие личиночные признаки смещались в стадию яйца. Так что и развитие без метаморфоза это тоже другая крайность.

Ну, развитие крыльев, это включение-выключение всего одного гена, некоторые виды насекомых за свою историю уже теряли и вновь приобретали их много раз. По поводу личиночной стадии - то есть, можно очень условно считать, что гусеница, это как бы систематически раньше времени вылупляющаяся из яица особь? А когда-то давно бабочки проходили эту стадию ещё внутри яица, так?

 

[василий андреевич]

Интересно, даже очень.
А еще у каких-нибудь групп, кроме насекомых, могла, ну хоть очень скрытно, проявиться природная "идея" из питательного мешка с зародышем к активному питанию, а потом опять в "мешок" для последующего возрождения.
Ну, допустим, головастик зарылся в ил, окружил себя пленкой, а с наступлением подходящего момента "вылупился" маленькой лягушкой.

[Дж. Тайсаев]

По поводу личиночной стадии - то есть, можно очень условно считать, что гусеница, это как бы систематически раньше времени вылупляющаяся из яица особь? А когда-то давно бабочки проходили эту стадию ещё внутри яица, так?

Поскольку неспециалист, попробую лишь предположить, что нечто среднее, у насекомых с неполным превращением происходило смещение ранних стадий в яйцо (имбрионизация), а у насекомых с полным првращением напротив - ювенилизация (нечто противоположное) + то о чём я писал уже, смещение нескольких качественных модификаций в одну линьку, которая постепенно эволюционирует в стадию куколки. Кстати у многих насекомых куколки довольно близки по строению с личинками, что свидетельствует, что и тут без пунктуалистического скачка эволюции можно было обойтись

[Дж. Тайсаев]

Интересно, даже очень.
А еще у каких-нибудь групп, кроме насекомых, могла, ну хоть очень скрытно, проявиться природная "идея" из питательного мешка с зародышем к активному питанию, а потом опять в "мешок" для последующего возрождения.
Ну, допустим, головастик зарылся в ил, окружил себя пленкой, а с наступлением подходящего момента "вылупился" маленькой лягушкой.

А вы прочитайте про суринамскую пипу, я таких в аквариуме у себя держал, там примерно тоже и происходит, только стадия головастика проходит в спинных кармашках мамаши.