МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАСЕКОМЫХ, СВЯЗАННЫЕ С МИНИАТЮРИЗАЦИЕЙ
Аннотация
Миниатюризация, или уменьшение размеров тела, — широко распространенное явление в эволюции животных и одно из основных направлений эволюции насекомых. Известно, что размер тела, особенно предельно малый, представляет собой важнейшую характеристику и во многом определяет морфологию, физиологию и биологию животных. Миниатюризация при водит к значительным перестройкам в строении насекомых, затрагивающим практически все органы и ткани. У мельчайших насекомых, размеры которых сравнимы с размерами одноклеточных организмов, возникают модификации не только на уровне органов, но и на клеточном уровне. Миниатюризация сопровождается аллометрическими изменениями во многих системах органов. В разных группах насекомых есть как общие, так и уникальные последствия миниатюризации.
При поддержке: Российский фонд фундаментальных исследований, грант Президента РФ
Об авторе
Алексей Алексеевич Полилов
биологический факультет МГУ
Россия
докт. биол. наук, зав. кафедрой энтомологии
Россия
докт. биол. наук, зав. кафедрой энтомологии
Список литературы
1. Rensch B. Histological changes correlated with evolutionary changes in bodysize // Evolution. 1948. Vol. 2. N 3. P. 218—230.
2. Goossen H. Untersuchungen an gehirnen verschieden grosser, jeweils verwandter Coleopteren und Hymenopteren // Zool. Jahrb. Jena Allgemeine Zool. 1949. Bd. 62. S. 1—64.
3. Sorensson M. Morphological and taxonomical novelties in the world’s smallest beetles, and the first Old World records of Nanosellini // Syst. Entomol. 1997. Vol. 22. N 3. P. 257—283.
4. Beutel R.G., Haas A. Larval head morphology of Hydroscapha natans LeConte 1874 (Coleoptera, Myxophaga, Hydroscaphidae) with special reference to miniaturization // Zoomorphology. 1998. Vol. 118. N 2. P. 103—116.
5. Grebennikov V.V., Beutel R.G. Morphology of the minute larva of Ptinella tenella, with special reference to effects of miniaturisation and the systematic position of Ptiliidae (Coleoptera: Staphylinoidea) // Arthropod Struct. Dev. 2002. Vol. 31. N 2. P. 157—172.
6. Beutel R.G., Pohl H., Hunefeld F. Strepsipteran brain and effect of miniaturization (Insecta) // Arthropod Struct. Dev. 2005. Vol. 34. N 3. P. 301—313.
7. Polilov A.A. Anatomy of the featherwinged beetles Acrotrichis montandoni and Ptilium myrmecophilum (Coleoptera, Ptiliidae) // Entomol. Rev. 2005. Vol. 85. N 5. P. 467—475.
8. Полилов А.А. Морфологические особенности Mymaridae, связанные с миниатюризацией // Исследования по перепончатокрылым насекомым. Сборник научных работ. М.: Тво науч. изданий КМК, 2007. С. 50—64.
9. Polilov A.A. Anatomy of the smallest coleoptera, featherwing beetles of the tribe Nanosellini (Coleoptera, Ptiliidae), and limits of insect miniaturization // Entomol. Rev. 2008. Vol. 88. N 1. P. 26—33.
10. Polilov A.A., Beutel R.G. Miniaturization effects in larvae and adults of Mikado sp. (Coleoptera: Ptiliidae), one of the smallest freeliving insects // Arthropod Struct. Dev. 2009. Vol. 38. N 3. P. 247—270.
11. Polilov A.A., Beutel R.G. Developmental stages of the hooded beetle Sericoderus lateralis (Coleoptera: Corylophidae) with comments on the phylogenetic position and effects of miniaturization // Arthropod Struct. Dev. 2010. Vol. 39. N 1. P. 52—69.
12. Polilov A.A. Small is beautiful: features of the smallest insects and limits to miniaturization // Annu. Rev. Entomol. 2015. Vol. 60. P. 103—121.
13. Wehner R.T., Fukushi T., Isler K. On being small: brain allometry in ants // Brain Behav. Evol. 2007. Vol. 69. N 3. P. 220—228.
14. Seid M.A., Castillo A., Wcislo W.T. The Allometry of brain miniaturization in ants // Brain Behav. Evol. 2011. Vol. 77. N 1. P. 5—13.
15. Polilov A.A. The smallest insects evolve anucleate neurons // Arthropod Struct. Dev. 2012. Vol. 41. N 1. P. 27—32.
16. Woude E., Smid H.M., Chittka L., Huigens M.E. Breaking Haller’s rule: brainbody size isometry in a minute parasitic wasp // Brain Behav. Evol. 2013. Vol. 81. N 2. P. 86—92.
17. Makarova A.A., Polilov A.A. Peculiarities of the brain organization and fine structure in small insects related to miniaturization. 1. The smallest Coleoptera (Ptiliidae) // Entomol. Rev. 2013. Vol. 93. N 6. P. 703—713.
18. Makarova A.A., Polilov A.A. Peculiarities of the brain organization and fine structure in small insects related to miniaturization. 2. The smallest Hymenoptera (Mymaridae, Trichogrammatidae) // Entomol. Rev. 2013. Vol. 93. N 6. P. 714—724.
19. Fischer S., MeyerRochow V.B., Muller C.H.G. How small can small be: The compound eye of the parasitoid wasp Trichogramma evanescens (Westwood, 1833) (Hymenoptera, Hexapoda), an insect of 0.3 to 0.4mm total body size // Visual Neurosci. 2011. Vol. 28. N 4. P. 295—308.
20. Makarova A.A., Polilov A.A., Fisher S. Comparative morphological analysis of compound eye miniaturization in minute Hymenoptera // Arthropod Struct. Dev. 2014. Vol. 44. N 1. P. 21—32.
21. Osswald J., Pohl H., Beutel R.G. Extremely miniaturized and highly complex: The thoracic morphology of the first instar larva of Mengenilla chobauti (Insecta, Strepsiptera) // Arthropod Struct. Dev. 2010. Vol. 39. N 4. P. 287—304.
22. Polilov A.A. Thoracic musculature of Sericoderus lateralis (Coleoptera, Corylophidae): Miniaturization effects and flight muscle degeneration related to development of reproductive system // Entomol. Rev. 2011. Vol. 91. N 6 P. 735—742.
23. Yavorskaya M., Leschen R.A.B., Polilov A.A., Beutel R.G. Unique rostrate larvae and basidiomycophagy in the beetle family Corylophidae // Arthropod Struct. Dev. 2014. Vol. 43. N 2. P. 153—162.
24. Grebennikov V.V. How small you can go: Factors limiting body miniaturization in winged insects with a review of the pantropical genus Discheramocephalus and description of six new species of the smallest beetles (Pterygota: Coleoptera: Ptiliidae) // Eur. J. Entomol. 2008. Vol. 105. N 2. P. 313—328.
25. Huber J., Noyes J. A new genus and species of fairyfly, Tinkerbella nana (Hymenoptera, Mymaridae), with comments on its sister genus Kikiki, and discussion on small size limits in arthropods // J. Hymenopt. Res. 2013. Vol. 32. P. 17—44.
26. Eberhard W.G. Miniaturized orbweaving spiders: behavioural precision is not limited by small size // Proc. R. Soc. B. 2007. Vol. 274. N 1622. P. 2203—2209.
27. Eberhard W.G. Are smaller animals behaviourally limited? Lack of clear constraints in miniature spiders // Anim. Behav. 2011. Vol. 81. N 4. P. 813—823.
28. Eberhard W.G., Wcislo W.T. Grade changes in brainbody allometry: morphological and behavioural correlates of brain size in miniature spiders, insects and other invertebrates // Spider Physiology and Behaviour. Advances in insect physiology. Vol. 40 / Ed. by J. Casas. Academic Press, 2011. P. 155—214.
29. Chittka L., Skorupski P. Information processing in miniature brains // Proc. R. Soc. B. 2011. Vol. 278. N 1707. P. 885—888.
30. Cuntz H., Forstner F., Schnell B., Ammer G., Raghu S.V., Borst A. Preserving neural function under extreme scaling // PLoS ONE. 2013. Vol. 8. N 8. P. e71540.
31. Hanken J., Wake D.B. Miniaturization of body size: organismal consequences and evolutionary significance // Annu. Rev. Ecol. Syst. 1993. Vol. 24. P. 501—519.
32. Hanken J. Appendicular skeletal morphology in minute salamanders, genus Thorius (Amphibia: Plethodontidae): growth regulation, adult size determination, and natural variation // J. Morphol. 1982. Vol. 174. N 1. P. 57—77.
33. Hanken J. Miniaturization and its effect on cranial morphology in Plethodontid Salamanders, genus Thorius (Amphibia, Plethodontidae): The fate of the brain and sense organs and their role in skull morphogenesis and evolution // J. Morphol. 1983. Vol. 177. N 3. P. 255—268.
34. Hanken J. Morphological novelty in the limb skeleton accompanies miniaturization in Salamanders // Science. 1985. Vol. 229. N 4716. P. 871—874.
35. Hanken J. Adaptation of bone growth to miniaturization of body size // Bone. 1993. Vol. 7 P. 79—104.
36. SchmidtNielsen K. Scaling: Why is animal size so important? Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1984. 241 p.
37. Городков К.Б. Олигомеризация и эволюция систем морфологических структур: 2. Олигомеризация и уменьшение размеров тела // Зоол. журн. 1984. Т. 63. № 12. С. 1765—1778.
38. Swedmark B. The interstitial fauna of marine sand // Biol. Rev. 1964. Vol. 39. N 1. P. 1—42.
39. Rundell R.J., Leander B.S. Masters of miniaturization: Convergent evolution among interstitial eukaryotes // BioEssays. 2010. Vol. 32. N 5. P. 430—437.
40. Полилов А.А. Морфологические особенности мельчайших насекомых: Автореф. дис. ... докт. биол. наук. М., 2014. 48 с.
41. Bakkendorf O. Biological investigations on some Danish hymenopterous eggparasites, especially in homopterous and heteropterous eggs, with taxonomic remarks and descriptions of new species // Ent. Medd. 1934. Bd. 19. S. 1—134.
42. ИвановаКазас О.М. Очерки по сравнительной эмбриологии перепончатокрылых. Л.: Издво Ленингр. унта, 1961. 266 с.
43. Boivin G. Reproduction and immature development of egg parasitoids // Prog. Biol. Contr. 2010. Vol. 9. P. 1—23.
44. Догель В.А. Олигомеризация гомологичных органов как один из главных путей эволюции животных. Л.: Издво Ленингр. унта, 1954. 407 с.
45. Mahunka S. Aethiopische Tarsonemiden (Acari: Tarsonemida). II. // Acta Zool. Acad. Sci. Hung. 1976. Vol. 22. P. 69—96.
46. Mahunka S. The scientific results of the Hungarian soil zoological expeditions to South America 9. Acari: Pyemotidae and Scutacaridae from the Guayaramerin Region in Bolivia // Acta Zool. Acad. Sci. Hung. 1969. Vol. 15. P. 63—90.
47. Ghosh N.K., Chakrabarti S. A new genus and three new species of eriophyid mites (Acarina: Eriophyoidea) from West Bengal India // Entomon. 1987. Vol. 12. P. 49—54.
48. Bellinger P.F., Christiansen K.A., Janssens F. Checklist of the Collembola of the World. [Электронный ресурс] // Checklist of the Collembola 1996—2013 (URL: http://www.collembola.org 05.02.2014).
49. Сильвере А.П., ШтейнМарголина В. Tetrapodili — четырехногие клещи: Электронно-микроскопическая анатомия, проблемы эволюции и взаимоотношения с возбудителями болезней растений. Таллин: Валгус, 1976. 165 с.
50. Ruppel H. Physiologische untersuchungen uber die bedeutung des ventraltubus und die atmung der collembolen // Zool. Jahrb. 1953. Bd. 64. S. 429—469.
51. Quesada R., Triana E., Vargas G., Douglass J.K., Seid M.A., Niven J.E., Eberhard W.G., Wcislo W.T. The allometry of CNS size and consequences of miniaturization in orbweaving and cleptoparasitic spiders // Arthropod Struct. Dev. 2011. Vol. 40. N 6. P. 521—529.
52. von Hofstein N. Rotatorien aus dem Mastermyr (Gottland) und einigen anderen schwedischen Binnengewassern // Ark. Zool. 1909. Bd. 6. S. 1—125.
53. Kristensen R.M. An introduction to Loricifera, Cycliophora and Micrognathozoa // Integrat. Comp. Biol. 2002. Vol. 42. N 3. P. 641—651.
54. McClain C.R., Boyer A.G. Biodiversity and body size are linked across metazoans // Proc. R. Soc. B. 2009. Vol. 276. N 1665. P. 2209—2215.
55. Westheide W. Polychaetes: interstitial families. Oegstgeest: Universal Book Services; Dr. W. Backhuys, 1990. 152 p.
56. Boxshall G., Huys R. New tantulocarid, Stygotantulus stocki, parasitic on harpacticoid copepods, with an analysis of the phylogenetic relationships within the Maxillopoda // J. Crust. Biol. 1989. Vol. 91. N 1. P. 126—140.
57. Kirsteurer E. The interstitial nemertean fauna of marine sand // Smith. Contrib. Zool. 1972. Vol. 76. P. 17—19.
58. Noodt W. Anpassung an interstitielle Bedingungen: Ein Faktor in der Evolution hoherer Taxa der Crustacea // Faun.Oekol. Mitt. 1974. Bd. 4. S. 445—452.
59. Westheide W. The concept of reproduction in polychaetes with small body size; adaptation in interstitial species // Fortschr. Zool. 1984. Bd. 29. S. 265—287.
60. Westheide W. Progenesis as a principle in meiofauna evolution // J. Nat. Hist. 1987. Vol. 21. N 4. P. 843—854.
61. Worsaae K., Sterrer W., KaulStrehlow S., HaySchmidt A., Giribet G. An anatomical description of a miniaturized acorn worm (Hemichordata, Enteropneusta) with asexual reproduction by paratomy // PLoS ONE. 2012. Vol. 7. N 11. P. e48529.
62. Спасский А.А. Об условиях миниатюризации цепней — одного из направлений их эволюции // Изв. АН МолдССР, сер. биол. хим. наук. 1983. Т. 5. С. 54—58.
63. Корнеев П.Н., Чесунов А.В. Тантулокариды — микроскопические обитатели Белого моря // Природа. 2005. Т. 2. № 1074. С. 13—18.
64. Petrunina A., Kolbasov G. Morphology and ultrastructure of definitive males of Arcticotantulus pertzovi and Microdajus tchesunovi (Crustacea; Tantulocarida) // Zool. Anz. 2012. Bd. 251. N 3. S. 223—236.
65. Петрунина А., Колбасов Г. Микроскопические ракообразные Белого моря, или Успехи отечественной нанозоологии // Сборник материалов научной конференции “Морская биология, геология, океанология — междисциплинарные исследования на морских стационарах”, посвященная 75летию Беломорской биологической станции им. Н.А. Перцова. 27 февраля — 1 марта 2013, г. Москва. М: Тво науч. изданий КМК, 2013. С. 247—250.
66. Чесунов А., Милютин Д., Евсеев А. Многоклеточные паразиты простейших // Природа. 2000. Т. 3. № 1015. С. 6—12.
67. Laurin B., GarciaJoral F. Miniaturization and heterochrony in Homoeorhynchia meridionalis and H. cynocephala (Brachiopoda, Rhynchonellidae) from the Jurassic of the Iberian range, Spain // Paleobiology. 1990. Vol. 16. N 1. P. 62—76.
68. Snyder J., Bretsky P.W. Life habits of diminutive bivalve mollusks in the Maquoketa formation (Upper Ordovician) // Am. J. Sci. 1971. Vol. 271. N 3. P. 227—251.
69. Serban M. La neotenie et le probleme de la taille chez les Copepodes // Crustaceana. 1960. Vol. 1. P. 77—83.
70. Mooi R. Progenetic miniaturization in the sand dollar Sinaechinocyamus: implications for clypeasteroid phylogeny // Echinoderm Research / Ed. by C. De Ridder, P. Dubois, M.C. Lahaye and M. Jangoux. Rotterdam: Balkema, 1990. P. 137—143.
71. Turner R.D., Yakovlev Y. Dwarf males in the Teredinidae (Bivalvia, Pholodacea) // Science. 1983. Vol. 219. N 4584. P. 1077—1078.
72. Schuchert P., Rieger R.M. Ultrastructural observations on the dwarf male of Bonellia viridis (Echiura) // Acta Zool. 1990. Vol. 71. N 1. P. 5—16.
73. Rouse G.W., Goffredi S.K., Vrijenhoek R.C. Osedax: boneeating marine worms with dwarf males // Science. 2004. Vol. 305. N 5684. P. 668—671.
74. Vortsepneva E., Tzetlin A., Purschke G., Mugue N., HassCordes E., Zhadan A. The parasitic polychaete known as Asetocalamyzas laonicola (Calamyzidae) is in fact the dwarf male of the spionid Scolelepis laonicola (comb. nov.) // Invertebr. Biol. 2008. Vol. 127. N 4. P. 403—416.
75. Worsaae K., Rouse G.W. The simplicity of males: Dwarf males of four species of Osedax (Siboglinidae; Annelida) investigated by confocal laser scanning microscopy // J. Morphol. 2010. Vol. 271. N 2. P. 127—142.
76. Brenzinger B., Haszprunar G., Schrodl M. At the limits of a successful body plan — 3D microanatomy, histology and evolution of Helminthope (Mollusca: Heterobranchia: Rhodopemorpha), the most wormlike gastropod // Front. Zool. 2013. Vol. 10. N 1. P. 37.
77. Boxshall G.A. On the anatomy of the misophirioid copepods, with special reference to Benthomisophria palliata Sars. // Philos. Trans. R. Soc. London. B. 1982. Vol. 297. N 1086. P. 125—181.
78. Вестхайде В., Ригер Р. Зоология беспозвоночных: В 2 т. / Пер. с нем. под ред. проф. А.В. Чесунова. М.: Тво науч. изданий КМК, 2008. Т. 1 — 512 с. Т. 2 — 422 с.
79. Martini E. Studien uber die Knostanz histologischer Elemente. III. Hydatina senta // Z. Wiss. Zool. 1912. Bd. 102. S. 425—645.
80. Ware R.W., Lopresti V. Threedimensional reconstruction from serial sections // Int. Rev. Cytol. 1975. Vol. 40. P. 325—340.
81. White J. The anatomy // The nematode C. elegans / Ed. by W.B. Wood. N.Y.: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1988. P. 81—122.
82. White J.G., Southgate E., Thomson J.N., Brenner S. The structure of the nervous system of the nematode Caenorhabditis elegans // Philos. Trans. R. Soc. London. B. 1986. Vol. 314. N 1165. P. 1—340.
83. Te Winkel L.E. A study of Mistichthys luzonensis wilh special reference to conditions correlated with reduced size // J. Morphol. 1935. Vol. 58. N 2. P. 463—535.
84. Miller P.J. Adaptiveness and implications of small size in teleosts // Symp. Zool. Soc. L. 1979. Vol. 44. P. 263—306.
85. Kottelat M., Britz R., Tan H.H., Witte K.E. Paedocypris, a new genus of Southeast Asian cyprinid fish with a remarkable sexual dimorphism, comprises the world’s smallest vertebrate // Proc. R. Soc. B. 2006. Vol. 273. N 1589. P. 895—899.
86. Wake M.H. The morphology of Idiocranium russeli (Amphibia: Gymnophiona), with comments on miniaturization through heterochrony // J. Morphol. 1986. Vol. 189. N 1. P. 1—16.
87. Yeh J. The effect of miniaturized body size on skeletal morphology in frogs // Evolution. 2002. Vol. 56. N 3. P. 628—641.
88. Rieppel O. Miniaturization of the lizard skull: its functional and evolutionary implications // Symp. Zool. Soc. L. 1984. Vol. 52. P. 503—520.
89. Griffith H. Miniaturization and elongation in Eumeces (Sauria: Scincidae) // Copeia. 1990. Vol. 1990. N 3. P. 751—758.
90. Shea B.T. Ontogenetic scaling of skeletal proportions in the talapoin monkey // J. Hum. Evol. 1992. Vol. 23. N 3. P. 283—307.
91. Linke R., Roth G., Rottluff B. Comparative studies on the eye morphology of lungless salamanders, family Plethodontidae, and the effect of miniaturization // J. Morphol. 1986. Vol. 189. N 2. P. 131—143.
92. Roth G., Rottluff G., Linke R. Miniaturization, genome size and the origin of functional constraints in the visual system of salamanders // Naturwissenschaften. 1988. Bd. 75. N 6. S. 297—304.
93. Roth G., Nishikawa K.C., Wake D.B. Genome size, secondary simplification, and the evolution of the brain in salamanders // Brain Behav. Evol. 1997. Vol. 50. N 1. P. 50—59.
94. Roth G., Blanke J., Wake D.B. Cell size predicts morphological complexity in the brains of frogs and salamanders // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994. Vol. 91. N 11. P. 4796—4800.
95. Roth G., Rotluff B., Blanke J., Ohle M. Brain size and morphology in miniaturized plethodontid salamanders // Brain Behav. Evol. 1995. Vol. 45. N 2. P. 84—95.
96. Roth G., Rotluff B., Grunwald W., Hanken J., Linke R. Miniaturization in plethodontid salamanders (Caudata, Plethodontidae) and its consequences for the brain and visual system // Biol. J. Linnean Soc. 1990. Vol. 40. N 2. P. 165—190.
97. Kaas J.H. Why is brain size so important: design problems and solutions as neocortex gets bigger or smaller // Brain Mind. 2000. Vol. 1. N 1. P. 7—23.
98. Четвериков С.С. Основной фактор эволюции насекомых // Изв. Моск. Энтомол. общ. 1915. Т. 1. С. 14—24.
Рецензия
Для цитирования:
Полилов А.А. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАСЕКОМЫХ, СВЯЗАННЫЕ С МИНИАТЮРИЗАЦИЕЙ. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2015;(3):37-43.
For citation:
Polilov A.A. THE CONSEQUENCES OF MINIATURIZATION IN INSECT MORPHOLOGY. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2015;(3):37-43. (In Russ.)
Просмотров:
1468
Послать статью по эл. почте 