МЕТАМОРФОЗ

МЕТАМОРФОЗ (греч, metamorphosis превращение, преображение; син.: непрямое развитие, полное превращение) — резкие, скачкообразные изменения в строении, образе жизни, а часто и среде обитания, происходящие в развитии многих животных в процессе достижения ими половозрелого состояния; у растений метаморфозом называют изменения строения нек-рых органов (листьев, стебля).

М. характерен для развития амфибий, насекомых, моллюсков, ракообразных, акцидий и др. Биол, значение М. состоит в возможности разделения жизненного цикла животных на две резко отличающиеся по образу жизни стадии — личиночную, характеризующуюся интенсивным питанием (см. Личинки) и ускоренным ростом, и имагинальную (взрослую), во время к-рой происходит расселение и размножение. При этом личиночная форма, обитающая в воде, почве или на земле, часто сменяется летающей формой (комары, мухи, жуки и др.). Личинка бесхвостых амфибий (головастик), живущая в воде, в процессе М. превращается в лягушку, способную жить на суше. Т. о., М. способствует более полному использованию окружающей среды в интересах данного вида животного.

М. у насекомых подготавливается еще в период позднего эмбрионального — раннего личиночного развития и выражается в закладке особых имагинальных дисков — групп малодифференцированных клеток, из к-рых в ходе М. образуются основные органы взрослого организма (имаго). При окукливании выросшей личинки происходит растворение (гистолиз) большей части личиночных органов и образование из имагинальных дисков органов взрослого животного. Часть органов личинки (кишечник, нервная система) сохраняется, но претерпевает значительные структурные изменения. Из куколки выходит имагинальная форма, обычно сразу способная к половому размножению. Личиночное развитие часто продолжается месяцы и даже годы, а жизнь имаго длится лишь дни или недели. М. у насекомых регулируется стероидным гормоном — экдизоном (экдистероном), к-рый продуцируется параторакальными органами личинки. Под действием гормона происходит выключение одних генов и активация других, контролирующих синтез белков, необходимых для осуществления М.

У бесхвостых амфибий М. заключается в последовательном появлении у головастика задних и передних конечностей, легких, сокращении длины кишечника, резорбции жабр и хвоста, изменении строения кожи, ротового аппарата и всего черепа. Для нек-рых хвостатых амфибий (амбистом) характерно явление неотении, когда личинка (аксолотль) достигает больших размеров, становится половозрелой и размножается. Однако при изменении окружающих условий (пересыхание водоемов, снижение уровня воды в аквариуме) неотеническая личинка проходит М. и превращается в амбистому, способную жить вне воды.

У амфибий М. контролируется гормоном щитовидной железы — тироксином. Координация различных процессов М. достигается различной чувствительностью различных органов головастика к той или иной концентрации гормона. По мере роста головастика функция щитовидной железы усиливается, концентрация тиреоидных гормонов в крови возрастает и в М. вовлекаются новые системы органов в той последовательности, к-рая обеспечивает закономерное прохождение М. Как и у насекомых, гормон, вызывающий М., активирует определенные группы генов, что приводит к синтезу новых ферментов и других белков, необходимых для осуществления процессов М.

Изучение явления М. и процессов, протекающих при нем, имеет большое прикладное значение. В частности, знание закономерностей смены форм у вредных насекомых (паразитов и переносчиков инфекций) способствует разработке соответствующих методов борьбы с ними, напр, уничтожение насекомых в момент откладки ими яиц, использование химикатов и биол, средств борьбы с личинками в среде их обитания, уничтожение взрослых насекомых. Разрабатываются новые методы, основанные на обработке личинок синтетическими аналогами гормонов М., подавляющих или, напротив, вызывающих преждевременный их М.

См. также Жизненный цикл.

Библиография: Ежиков И. И. Метаморфоз насекомых, М., 1929; Иванов П. П. Руководство по общей и сравнительной эмбриологии, Л., 1945; H e й ф а х А. А. и T и м о ф e e в а М. Я. Проблемы регуляции в молекулярной биологии развития, М., 1978; Сабинян Д. А. Физиология развития растений,М., 1963; N ovakY.J. Insect hormones, L., 1975; Tata J. R. Cell structure and biosynthesis during hormone-mediated growth and development, в кн.: Hormones in development, ed. by M. Hamburgh a. E. J. Barrington, p. 19, N. Y., 1971.

A. А. Нейфах.