בעל חיים אחד, שני גופים
זחל לועס עלים, אין לו כנפיים, והוא זוחל על שש־עשרה רגליים קצרות. הפרפר שהוא הופך אליו מוצץ צוף בחדק מגולגל, עף על ארבע כנפיים ועומד על רגליים ארוכות ודקות. ראשן נושם מים בזימים, מגרד אצות מאבנים ושוחה בעזרת הזנב. הצפרדע שהוא הופך אליה נושמת אוויר, אין לה זנב, והיא לוכדת חרקים בלשון דביקה. בכל זוג כזה, אותו בעל חיים חי בשני גופים.
המעבר מגוף אחד לאחר אחרי הבקיעה נקרא גלגול, או מטמורפוזה, מיוונית: “שינוי צורה”. הצורה הצעירה היא הזחל (גם זחל של פרפר וגם ראשן הם זחלים), והצורה הסופית היא הבוגר. רוב מיני החרקים עוברים גלגול, וביניהם כל החיפושיות, הזבובים, הדבורים, הנמלים, הפרפרים והעשים, וגם צפרדעים, קרפדות ורוב הסלמנדרות.
שני גופים מאפשרים לחיים אחד לעשות שתי עבודות. הזחל בנוי כדי לאכול ולגדול; הבוגר בנוי כדי להתפזר ולהתרבות. מכיוון שהם אוכלים מזון שונה במקומות שונים, הצעירים לא מתחרים בהורים שלהם.
לגדול בתוך עור
אם המונרך מטילה כל ביצה לבד על עלה של אסקלפיאס, בדרך כלל בצדו התחתון (כאן היא מעליו, כדי שאפשר יהיה לראות אותה). הביצה גבוהה כ־1.2 mm, חרוט בצבע שמנת עם צלעות דקות. אחרי כארבעה ימים זחל באורך 2 mm לועס את דרכו החוצה, אוכל את קליפת הביצה ומתחיל לאכול את העלה.
העור של חרק, הקוטיקולה, הוא מעטה קשיח ואטום למים של כיטין וחלבון. הגוף הרך שבתוכו יכול למתוח אותו קצת, אבל הראש הקשה לא יכול לגדול בכלל. לכן כל כמה ימים הזחל משיל את עורו: הוא מפסיק לאכול, מגדל מתחת לעור הישן עור חדש ורפוי יותר, בוקע את הישן ויוצא ממנו עם ראש גדול יותר. כל שלב בין שתי נשילות הוא דרגה. למונרך יש חמש, והראש שלו רחב בערך פי אחד וחצי אחרי כל נשילה. בתוך שבועיים הוא גדל מ־2 mm לכ־45 mm, ומשקלו גדל בערך פי אלפיים.
נסו: גררו לאט את זמן מביצה. העיגול מגדיל את הביצה ואת הזחל הקטן הראשון; צפו בעלה שלו נאכל ככל שהוא גדל, ובסימנים שעל הפס של הזחל בתרשים, אחד לכל נשילה.
אסקלפיאס רעיל לרוב בעלי החיים. בשרף שלו יש רעלים שפוגעים בלב, קרדנולידים, וזחל המונרך אוגר אותם בגופו. ציפור שאוכלת מונרך מקיאה, ולומדת להתרחק מהפסים הצהובים, השחורים והלבנים. גם הבוגר שומר על הרעל, והכנפיים הכתומות והשחורות שלו נושאות אותה אזהרה.
נבנה מחדש בתוך הגולם
כשהזחל בדרגה החמישית גדל עד הסוף, הוא נודד הלאה, טווה כרית משי מתחת לעלה ותופס אותה בקצה האחורי של גופו. הוא מרפה ונתלה עם הראש למטה, מקופל בצורת J, במשך רוב היום. אז העור נבקע מאחורי הראש ומפותל עד למעלה, ומתחתיו מופיע הגולם: מעטה בצבע ירקן עם כתר של נקודות זהב.
מבחוץ, במשך תשעה ימים לא קורה כלום. בפנים, אנזימי עיכול מפרקים את רוב הגוף של הזחל: את שרירי הזחילה, חלק גדול מהמעי ואת בלוטות המשי. הבוגר נבנה מכיסים קטנים של תאים שנקראים דסקיות אימגינליות, שהזחל נושא איתו מאז שהיה עובר. הן גדלות לאט בזמן שהוא אוכל ומהר בדרגה האחרונה, ובגולם הן נפרשות לכנפיים, לעיניים, למחושים ולשאר חלקי הבוגר, בחלוקת תאים רגילה. הרקמה המפורקת היא המזון שלהן.
זה לא מרק מוחלט. מערכת העצבים, הלב וצינורות הנשימה נבנים מחדש ולא נהרסים, ובניסויים בעשים של זחל הטבק, זחלים שאומנו להתרחק מריח מסוים עדיין התרחקו ממנו אחרי שהפכו לעשים.
נסו: הפעילו את חתך וגררו את זמן לאורך שלב הגולם. קודם הדסקיות הכחולות בזחל; אחר כך המעטה מלא ברקמה מפורקת; ואז הבוגר מקבל צורה. ביום האחרון המעטה נעשה שקוף, והכנפיים נראות דרכו מבחוץ.
הפרפר בוקע את המעטה, יוצא ונתלה עליו. הכנפיים שלו קטנות, רכות ומקומטות. הוא מזרים דם מהגוף הנפוח שלו לעורקי הכנפיים עד שהן נפרשות לגודלן המלא, ונשאר תלוי כמה שעות עד שהן מתקשות. מאז הוא כבר לא גדל: כל הגדילה של חרק נעשית כשהוא זחל.
הדרך של הראשן
העבירו את בעל החיים לצפרדע מצויה. צפרדע מטילה את הביצים שלה בגוש של ג’לי, שצף ליד שפת הבריכה. כל ביצה היא כדור שחור בקוטר של כ־2 mm, כהה מלמעלה ובהיר מלמטה. היא מתחלקת לאלפי תאים ומתארכת לעובר עם זנב, ואחרי שבוע עד שלושה ראשן מתפתל החוצה. בהתחלה הוא נושם בזימים מנוצים שמחוץ לראש; תוך ימים קפל של עור צומח מעליהם, והמים זורמים על זימים פנימיים.
ראשן הוא מעי ששוחה. הוא מלחך אצות, ולוקח הרבה זמן לעכל מזון מהצומח, ולכן המעי שלו ארוך מאוד ומפותל בבטן כמו קפיץ של שעון. הפעילו את חתך כדי לראות אותו. אחרי כשבעה שבועות צומחים ניצנים של רגליים אחוריות בבסיס הזנב, ומתפתחים להם מפרקים ואצבעות עם קרום שחייה. הרגליים הקדמיות גדלות מוסתרות מתחת לעור, ובערך בשבוע האחד־עשר הן פורצות החוצה.
אז מגיע שיא הגלגול, כשבועיים שבהם הראשן מפסיק לאכול. התאים בזנב שלו הורגים את עצמם בזמן הנכון, בתהליך שנקרא אפופטוזיס, והחומר של הזנב ממוחזר. המעי מתקצר כדי להתאים לתפריט של צייד חרקים, הריאות גדלות, הזימים נעלמים, הפה מתרחב והעיניים בולטות. הוא יוצא מהמים כצפרדעון באורך של כ־1.5 cm בלבד, קצר בהרבה מהראשן עם הזנב. יעברו עוד שנתיים או שלוש עד שיגדל לבוגר.
בניגוד לפרפר, צפרדע אף פעם לא עוצרת כדי להיבנות מחדש בתוך מעטה. הגלגול שלה עובר על בעל חיים שעדיין שוחה, וכל שלב, גם עם רגליים ועם זנב באותו זמן, הוא גוף שפועל.
מי קובע מתי
את העיתוי קובעים הורמונים, הודעות כימיות שעוברות בדם. אצל חרקים שניים מהם עובדים יחד. אקדיזון, מבלוטה בבית החזה, מתחיל כל נשילה. הורמון הנעורים, מבלוטות זעירות מאחורי המוח, קובע מה הנשילה תיצור. כל עוד יש ממנו הרבה, זחל משיל את עורו והופך לזחל גדול יותר; כשרמתו יורדת בדרגה האחרונה, הנשילה הבאה יוצרת גולם; וכשלא נשאר ממנו בכלל, הגולם הופך לבוגר.
בשנות ה־30 של המאה ה־20 הראה זאת וינסנט ויגלסוורת’ בפשפש מוצץ דם. כשנתן לפשפש צעיר שכמעט גדל את הבלוטות של פשפש צעיר יותר, הוא השיל את עורו לשלב צעיר נוסף וענק במקום להפוך לבוגר; כשסילק את הבלוטות מפשפש צעיר, הוא הפך מוקדם לבוגר זעיר. תולעי משי שהבלוטות שלהן הוסרו טוו פקעות זעירות והפכו לעשים זעירים.
אצל צפרדעים האות הוא הורמון בלוטת התריס, מבלוטת התריס שבגרון, שמשחררת אותו כשהמוח מורה לה. ב־1912 האכיל פרידריך גודרנאטש ראשנים ברקמה של בלוטת התריס, והם השתנו מוקדם לצפרדעים שאינן גדולות מזבובים. ראשנים בלי בלוטת התריס לא משתנים בכלל; הם ממשיכים לגדול לראשנים ענקיים. האקסולוטל, סלמנדרה ממקסיקו, עושה זאת בטבע: הוא שומר על הזימים ומתרבה במים כזחל כל חייו, אף על פי שהורמון בלוטת התריס עדיין יכול להפוך אותו לסלמנדרה יבשתית. איך בלוטות והורמונים מנהלים את הגוף כולו הוא הנושא של ההורמונים והמערכת האנדוקרינית.
נסו: העבירו את הורמונים לנשמר צעיר וגררו את זמן לשבועות אחר כך. הזחל משיל את עורו שוב ושוב והופך לענק; לראשן אף פעם לא צומחות רגליים. אחר כך נסו את מואץ: זחל קטן הופך לגולם שתי נשילות מוקדם ויוצא ממנו פרפר זעיר, וראשן צעיר הופך לצפרדעון זעיר שבועות לפני הזמן. התרשים שומר את המהלך הרגיל כפס דהוי וכקו מקווקו.
גלגול שלם, חסר, ובלי גלגול
פרפרים, חיפושיות, זבובים, דבורים ונמלים עוברים גלגול שלם: ביצה, זחל, גולם, בוגר. חגבים, שפיריות, תיקנים ופשפשים עוברים גלגול חסר: הצעירים, שנקראים נימפות, נראים כבר כמו בוגרים קטנים בלי כנפיים, הכנפיים שלהם גדלות בכריות מחוץ לגוף, והנשילה האחרונה הופכת אותם ישר לבוגרים, בלי גולם. כמה חרקים, כמו דג הכסף, כמעט לא משתנים בכלל.
הגלגול השלם הוא המצליח מבין השלושה, אם סופרים מינים: רוב החרקים שחיים היום עוברים אותו. כשהזחל והבוגר יכולים להתמחות, לכל אחד מזון ודרך חיים משלו, יש לברירה הטבעית שני גופים לעצב. שניהם נבנים מאותם גנים; מה שמשתנה הוא אילו גנים פועלים, ומתי. איך ביצית מופרית אחת בונה גוף מלכתחילה, זה הסיפור של ההתפתחות העוברית.
מה המודל משאיר בחוץ
בעלי החיים גדלים בטמפרטורה קבועה, כ־25 °C למונרך וכ־15 °C לצפרדע, והימים והגדלים שלהם הם מספרים עגולים ואופייניים. חום מאיץ את שניהם וקור מאט אותם: מונרך עובר מביצה לפרפר בערך בחודש בקיץ, וביותר זמן באביב, ושנה קרה יכולה להשאיר ראשנים במים כל החורף.
הסצנה עוקבת אחרי בעל חיים אחד. מונרך אמיתית מטילה מאות ביצים, וגוש של ביצי צפרדע מכיל אלף ויותר, ורובם נאכלים. שאר הביצים בגוש בוקעות יחד עם שלנו, והסצנה לא עוקבת אחריהן. צפרדעון היה מטפס החוצה על אבן או על צמח; כאן הוא משתמש ברפסודה של קליפת שעם.
ההגדרות של ההורמונים הן גרסאות פשוטות של ניסויים אמיתיים. כשהורמון הנעורים נשאר גבוה באמת נוצרות נשילות נוספות של זחל, אבל זחלים כאלה בדרך כלל הופכים לגולם בסוף, והסצנה נעצרת לפני שזה יכול לקרות. בעלי חיים אמיתיים שהגלגול שלהם הואץ הם לעיתים קרובות קטנים ובריאים פחות ממה שהסצנה מראה.
החיתוך של בעלי החיים הוא דרך להסתכל, לא משהו שבעל החיים שורד. הדסקיות האימגינליות צבועות בכחול כדי שיהיה קל למצוא אותן; באמת הן בהירות. הרקמה המפורקת בגולם מצוירת כתאים עגולים ומפוזרים, מעטים וגדולים בהרבה ממה שיש באמת, והבוגר שנבנה בתוכה כקו מתאר פשוט. העיגול שבצד מראה כל דבר קטן בהגדלה שכתובה מתחתיו; כל מה שמחוצה לו מוצג בגודל טבעי.