蠶寶寶的蛻皮與變態機制
圖01、蠶的成蟲─蛾(moth)。
圖片翻拍自1958年2月號的《Scientific
American》封面。
蠶像絕大部份的昆蟲一樣，是屬於完全變態生活史的昆蟲，也就是說蠶的一生必需經歷：受精卵(zygote)→五齡幼蟲(larva)→蛹(pupa)→成蟲(adult)四個完整的階段。
早在1960年代，
蠶寶寶蛻皮的機轉(molting mechanism)？
以及變態的機轉(metamorphosis mechanism)？就已經相當的清楚了。
在討論蠶蛻皮變態的機轉之前，先介紹一種特殊的神經內分泌細胞(neuroendocrine cells)，它與神經元(neuron)的區分為：
1. 神經元(＝神經細胞)合成分泌的是神經傳導物質(neurotransmitters)，不經血液運輸，只會經由細胞外液傳遞，影響鄰近周圍的神經元、肌肉細胞等。
2. 神經內分泌細胞合成分泌的是激素(hormones)，會經由血液運輸，影響到遠方的器官組織。
圖02. 下視丘的神經內分泌細胞合成催產素(Oxytocin)以及抗利尿激素(ADH)，經軸突送至腦下腺後葉儲存分泌。此國中生物PPt的觀念有誤，下視丘只會合成而不會分泌催產素及抗利尿激素。
人體中的神經內分泌細胞有在下視丘合成-腦下腺後葉儲存分泌抗利尿激素(ADH)及催產素(＝泌乳素(oxytocin)的細胞。而在蠶身上研究得相當清楚的，是合成分泌腦激素(brain hormone)以及合成分泌青春激素的神經內分泌細胞。
蠶腦部具有兩種神經內分泌細胞(Neurosecretory cells＝Neuroendocrine cells)：
1. 合成腦激素，經軸突運送到咽喉腺(corpus cardiacum)儲存。
2. 合成青春激素(Juvenile hormone)，經軸突運送到咽喉側腺(corpus allatum)儲存。(請參考圖03.)
圖03. 蠶與蛻皮(molting)以及變態(metamorphosis)相關的內分泌腺體和激素。
正常的蠶寶寶經過五齡幼蟲後變態為蛹，於圖3各位網友可注意到每次蛻皮之前，由腦激素刺激→前胸腺(Prothoracic
gland)合成分泌的蛻皮激素(Ecdysone=molting hormone)分泌量增加。
咽喉側腺(corpus allatum)分泌的青春激素(Juvenile hormone)於幼蟲時期(larva stage)濃度最高(綠色線條最粗)；幼蟲變蛹時濃度降低(綠色線條較細)；蛹變為成蟲時青春激素成為虛線代表濃度消失。
圖片來源：
咽喉腺(corpus cardiacum)儲存腦激素(brain hormone)
咽喉側腺(corpus allatum)儲存青春激素(Juvenile hormone)
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圖04. 蠶之蛻皮激素以紅色粗線表示；青春激素以藍色粗線表示，前胸腺刺激激素(PTTH)就是腦激素。silkworm moth Hyalophora cecropia is illustrated.
圖片來源：
蠶體內蛻皮激素濃度昇高時促進蛻皮發生。
蠶體內青春激素濃度遞減時促進變態發生。
青春激素濃度約減半⇒幼蟲(larva)轉變成蛹(pupa)；
青春激素濃度很低或消失時⇒蛹(pupa)轉變為成蟲(adult)。
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蠶神經內分泌細胞合成的腦激素由軸突送至咽喉腺(corpus cardiacum)儲存，當胃壁擴張等刺激時，分泌至前胸腺(prothoracic
gland)刺激前胸腺合成分泌蛻皮素(molting hormone＝ecdysone)，蠶體內蛻皮素濃度升高時促進蛻皮發生。
蠶另一種神經內分泌細胞合成分泌青春激素(Juvenile hormone)，
青春激素濃度遞減促進變態發生。
圖05.
蠶體內蛻皮素(Ecdysone)濃度昇高時促進蛻皮發生。蠶體內青春激素(Juvenile
hormone)濃度遞減促進變態發生。
圖片來源：Postlethwait J.H. & Hopson J.L.
The Nature of Life 1989 McGraw-Hill
Inc. P.570
昆蟲學家對蠶的蛻皮變態機轉了解清楚之後，
在四齡或三齡幼蟲時的蠶寶寶，切除部份咽喉側腺，人為的使青春激素濃度降低，結果幼蟲提早發生轉變成較小的蛹→轉變成較小的蛾(圖06.的第二及第三欄)；
反之，在五齡幼蟲時注射青春激素至蠶體內，使青春激素濃度不降低消失，結果五齡幼蟲就不轉變成蛹，而形成巨大的六齡幼蟲，而後形成巨大的蛹→巨大的蛾(圖06.的第四欄＝最右欄)。
圖06.
左邊第一欄：蠶的正常生活史，經過五齡幼蟲蛻變成蛹，破蛹而出形成成蟲─蛾；
第二及第三欄：四齡或三齡幼蟲時的蠶寶寶，切除部份咽喉側腺，人為的使青春激素濃度降低，結果幼蟲提早發生變態成較小的蛹和成蟲；
右邊第四欄：在五齡幼蟲時注射青春激素至蠶體內，使蠶體內的青春激素濃度不降低，結果五齡幼蟲就不轉變成蛹，而形成巨大的六齡幼蟲，而後形成巨大的蛹→巨大的蛾。
圖06.這樣的實驗結果，可進一步印證：
蠶體內青春激素(Juvenile hormone)濃度降低與否，與蠶的變態息息相關。
蠶體內青春激素(Juvenile hormone)濃度遞減促進變態發生
講得更白話一些：蠶寶寶體內如果缺乏青春激素，就不再青春了。
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如對蠶的蛻皮或變態想進一步了解的網友們，請上科博館顧世紅研究員網站，他是這方面的專家。
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