原因不止一個 。首先,昆蟲如果想變得更大,就必須先脫掉堅硬的外骨骼 。蝗蟲(屬直翅目)和臭蟲(屬半翅目)的成蟲在發育成熟前,都會經過好幾次蛻皮的過程 。這些昆蟲不具有甲殼蟲和蒼蠅等的四階段生命周期,它們由卵發育為小小的若蟲,然后身體慢慢長大,經歷至少四次蛻皮過程后,方可長成性成熟的成蟲 。其實,蝗蟲的若蟲看起來和沒有翅膀的成蟲一個樣 。與之相反,擁有四階段生命周期的完全變態昆蟲會在幼蟲階段完成全部的生長,緊接著在蛹的階段完成主要的形態轉化 。以侵蝕西紅柿植株的番茄天蛾幼蟲為例,幼蟲在生長完畢后會變成蛹,然后羽化成蛾,這種蛾長有一根卷曲的“舌頭”,“舌頭”伸直后能長達10 厘米 。番茄天蛾會利用這根“舌頭”吸食花朵深處的花蜜,吸食過程中還會像蜂鳥一樣高頻率地拍擊翅膀 。從幼蟲堅硬的咀嚼式口器到成蟲細長的“舌頭”,同一種昆蟲卻有著兩種迥然不同的生存方式 。
蛹為完全變態昆蟲創造了體驗不同生存方式的可能性,但所有昆蟲在發育成熟后都還是會受到一定的限制 。蝗蟲也好,甲殼蟲、黃蜂、蝴蝶也好,發育成熟的昆蟲都無法繼續長大,因為它們既不能繼續蛻皮,也不能讓翅膀再生 。體形很大的昆蟲確實存在,比如非洲雨林里的巨大花潛金龜和歐洲的一些鍬甲,它們的成蟲大是因為幼蟲也很大 。但由于幼蟲基本上無法防御外敵,它們需要躲在絕對安全的環境中 。這些大型甲殼蟲的幼蟲一般生存在腐木的深處,十分難以被發現,而且它們要經歷4 至8 年的時間才能發育完成并蛹化 。這個過程太漫長了,還是保持體形嬌小比較好 。
還有一個原因是這樣的 。大而活躍的動物就像一輛體形更大、動力更強的小汽車,關于昆蟲的小秘密有哪些,需要更多燃油來驅動,而且這輛車的燃油還要有更高的燃燒效率 。這就意味著動物需要吸入更多的氧氣以供呼吸的消耗 。在陸生動物中,鳥類有最強身上的肺部 。在鳥類體內,有一條完整的通路,可供氧氣進入肺部后再流出 。這種機制對連續快速飛行的消耗來說是必需的 。而這正是昆蟲的主要問題所在——它們沒有發揮肺部作用的器官 。昆蟲通過身體四周的呼吸孔吸入空氣,氧氣被血液吸收后,再輸送到全身各處 。這種呼吸模式和人類利用肺泡增大吸氧器官表面積,進而促使氧氣被循環系統吸收的呼吸模式根本不可同日而語,更別提幫助我們吸入和呼出氣體的膈肌了 。古生物學家猜測,石炭紀時期之所以會出現巨型昆蟲,是因為當時有一小段時間,空氣中的氧氣含量達到了30%,遠遠高于今天的21% 。等空氣含 氧量水平變低后,巨型昆蟲便消失了 。另外,腦組織的活動需要大量的氧,因此有限的氧氣吸收量也進一步制約了小體形昆蟲大腦的發育 。
綜上所述,外骨骼的限制加上氧氣吸收量的不足,使昆蟲注定只能“小巧玲瓏”了 。
上述事實給我們帶來了一個更大的問題:為什么昆蟲會被它們的身體構造所限呢?同樣,為什么陸地脊椎動物在最近3 億年的進化歷程中,不能再長兩只手呢?想象一下,這樣你就能在雙手雙腿都沒空的時候撓后背了!看起來所有成員較多的動物門類都被這種刻板印象似的身體構造給卡死了 。多虧了最新的遺傳學研究,我們才終于明白為什么每類動物都局限于某種特定的身體構造 。研究顯示了一小團未經分化的細胞,是如何經歷一系列嚴謹的活動,進而演化為一個更大、更高等的動物體的 。由一團細胞組成的小球——原胚由受精卵經歷幾次單純的細胞分裂后形成,但從原胚時期開始,動物身體的發育指令就會被觸發,指導原胚向復雜的方向發育 。原胚中的一部分細胞會形成一個中間凹陷的球體,然后球體的“墻壁” 持續凹陷,最后造成整個球體擁有上下兩個細胞層面 。再進一步擴大和拉長,就會清楚地出現頭部和尾端 。這是一切動物胚胎發育的第一步,蠕蟲、甲殼蟲和脊椎動物都一樣 。不同的發育指令不僅在一定程度上形成了物種的多樣性,還在高等動物體內形成了細胞和組織的多樣性 。不過,一旦某種物種的指令開始執行,想要改變它就絕無可能了 。
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