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纤毛虫的微观世界

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纤毛虫的微观世界

作者:王正君

来源:《百科知识》2011年第03期

掬一捧水,放入解剖镜下观察,我们会发现许多小生灵在游来游去,它们的“内脏”一览无余,完全暴露于人们的视线中。借助扫描电镜与透射电镜,可以清晰地观察到其表面结构、内部结构以及分裂方式。这些小生灵,就是微观世界中的原生动物。它们将所有的“器官”浓缩在一个细胞中,以细胞为单位,在属于自己的一方水土中自由生活着。

纤毛虫是进化程度最高的原生动物,其结构也最复杂,分化出了类似多细胞动物的细胞核与细胞器。纤毛虫个头小,通常只有100微米,生命力却极为旺盛,一天可繁殖一至数代,并且分布广泛。水池、湖边、河边、海边、土壤,甚至极地都可寻到它们的踪影,有的甚至将人类的血液、器官作为安身之所。纤毛虫的家族异常庞大,种类繁多,各自具有不同的生命调节机制,用以适应长期生存的环境,常见的主要种类有:游仆虫和三缘双轴虫、草履虫以及它的天敌双环栉毛虫、具有“毒舌”的长颈虫、在基因工程研究领域久负盛名的“四膜虫”、“大嘴巴”的棘尾虫以及寄居在反刍动物瘤胃中的瘤胃纤毛虫等。

通过扫描电镜,我们可以看到它周身布满了纤毛的虫体。借助纤毛的摆动,虫体可以随心所欲地去往任何地方;通过透射电镜,则能看到一个内涵丰富的“内在世界”,将纤毛虫的细胞核、线粒体、食物泡、自噬泡等结构尽收眼底。真可谓“麻雀虽小,五脏俱全”。很难想象,在它小小的体内,竟然存在着一整套完备的生存体系,从呼吸到排泄,从消化到吸收,从运动到防御,一应俱全。

器官演变,随境而动

除了某些厌氧型纤毛虫(在缺氧的条件下存活的纤毛虫),自由生活的纤毛虫同高等生物一样,均靠线粒体(生物体主要能量之源,形态像“鞋底”,由许多“鞋棱”——嵴构成)吸纳自然之精华。相较之高等生物,纤毛虫的线粒体具有其独特性。自由生活的纤毛虫其线粒体数目众多,或扎堆、抱团聚集在细胞核、细胞膜以及代谢旺盛的区域,或分散、点缀在细胞质中,呈不规则状态分布。厌氧型纤毛虫的呼吸器官极为独特,是线粒体的变体,是对环境的一种适应性产物。为了生存,内部结构器官可随环境而发生相应的变化。为了减轻体内缺氧的压力,线粒体要么在体积上下功夫,要么在功能方面加以改进。在体积上下功夫主要表现在个头增大,与普通线粒体相比,以“巨人”之姿挺立于细胞质中;在功能方面,线粒体不仅要保证产能,还能够产氢气,用以满足不同环境的需要。

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