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涡虫 @@@@

扁形动物门(Platyhelminthes)涡虫纲(Turbellaria)的代表动物。Planaria指真涡虫属,而planarian一词则指片蛭科(Planariidae)及近缘科的动物。涡虫生活在淡水溪流中的石块下,以活的或死的蠕虫、小甲壳类及昆虫的幼虫等为食物。

中文学名
涡虫
动物界
扁形动物门
涡虫纲
三肠
真涡虫
分布区域
世界各地

目录

内部特征

消化系统

取一条涡虫置于载玻片上的水滴中,将少许硫酸镁结晶缓缓投入载玻片上水滴中,可见涡虫逐渐麻醉,在体视显微镜下观察,可见有一管状结构从口中伸出体外,此即咽。一半盖住,将培养皿置于光下片刻后,观察涡虫的趋光性反应。

取饥饿数日的涡虫于小烧杯中,将熟蛋黄与洋红粉末混匀后投喂涡虫。1-2h后肉眼观察可见虫体内部已显红色。取出涡虫于载玻片上,置低倍镜下观察已呈红色的肠管分支状况。

排泄系统

取饥饿数日的涡虫,置载玻片上水滴中,待虫体伸展时,加盖盖玻片,随即用铅笔的橡皮头轻压虫体,使虫体被均匀展开。此时有破碎组织外溢。置低倍镜下观察,可见虫体两侧有一系列不规则闪烁亮光。选取较清晰处转高倍镜观察,可见闪烁处有细管道分支,其中有液体不停地定向流动。流动液体的边界即原肾管管壁,闪烁亮光则为原肾管分支末端焰细胞内纤毛摆动所致。

神经系统

神经与感官:梯形神经系统,头部有一对脑神经节,由此分出一对腹神经索通向体后,在腹神经索之间有横神经相连,因而构成梯形。

低倍镜下观察示神经系统的涡虫整体装片,可见体前有一对神经节组成的"脑"。由此沿身体两侧后行有2条纵神经索,索间有许多横神经连接,似梯形,"脑"发出神经到眼、耳突各部。

生殖系统

雌雄同体,取显示生殖系统的涡虫整体装片玻片标本置显微镜下观察。

雌性生殖系统:虫体前端两眼后方有1对卵巢,深色,圆形。两卵巢各有1条输卵管沿身体两侧向后行,在咽后方汇合通入生殖腔。生殖腔前方有一椭圆形的受精囊也通入生殖腔。两输卵管外侧还有许多颗粒状的卵黄腺。

雄性生殖器官:虫体两侧与输卵管平行有许多圆球形精巢,每精巢由一输精小管(不易清)通入1对输精管,输精管在咽两侧膨大成储精囊;储精囊在生殖腔前方汇合成阴茎,阴茎通入生殖腔。生殖腔有生殖孔通体外。

外部形态

用放大镜或在体视显微镜下观察。可见涡虫体扁长,背部微凸

,灰褐色;体前端呈三角形,两侧略突起称耳突,前端背面、耳突内侧有一对黑色眼点;体后端稍尖。用解剖针将虫体翻至腹面向上,可见其腹面较扁平,颜色较浅,密生纤毛,腹面近体后1/3处有口。

体呈叶片状,柔软,有纤毛。头铲形,有两眼,有时具触须。尾尖。口在腹面后侧,常在近体后1/3处。无体腔。咽可从口内伸出,咽下接肠,肠为盲管。体长一般约3~15公厘(0.1~0.6寸),有的超过30公分(约1尺)。热带种色鲜艳,北美的Dugesia属黑灰或褐色,波浪式游泳或匍匐前进。多数肉食性,夜出取食原生动物、小螺和蠕虫。雌雄同体。生殖器在初秋开始发育。春季产出含受精卵的卵茧,发育不经变态。平角涡虫属(Planocera)有一幼虫期在卵内度过。有些种在产卵茧后身体一分为二,每一半又长成新个体。微口涡虫属(Microstomum)的尾端能长出新个体,称为芽,能附在母体上一段时间,有时3或4个芽组成链状。涡虫由于再生能力强而常用于实验。

生活习性

涡虫大多生活在洁净富氧的海水或淡水中。生活在溪流浅水处的,多隐于石块下面,昼伏夜出。身体柔软,头部具眼点和耳突,体呈树叶形,背腹扁平,腹面密生纤毛,可爬行。全体淡褐色,长10余毫米。头呈三角形,背侧有1对黑色眼点,两侧各有一耳突,为嗅觉器官。体末端钝尖。体中部稍后处的腹中央有口,连于咽囊,囊内有一肌肉性管状的咽,可伸出体外。咽与肠相连,肠分3枝,1枝向前,2枝向后。涡虫以蠕虫、甲壳类、昆虫等为食,咽吸住食物后,肠即分泌消化液,使之溶为液状物,再吸入肠内,进行消化。不能消化的食物残渣,仍由口排出。无肛门。养分为肠壁吸收,贮存于实质中。代谢产物由原肾管排除,许多排泄孔位于背侧。呼吸作用经体表进行。雌雄同体,生殖器官复杂,生殖孔位于口后。生殖时,二涡虫尾端一段腹面相贴在一起,生殖孔相对,互相交换精子。卵在体内受精,数个受精卵和卵黄(营养物质)被生殖囊分泌的粘液形成的膜状卵茧包裹,排出体外,在外界孵化成幼涡虫。涡虫再生力极强,是一种很好的实验材料。横切为2段或多段,每段均可再生成一完整的涡虫。实质组织是分化新细胞和再生组织的主要来源。再生具有极性。如切为3段,前段再生出后端,后段生头,中段前生头后生后端。[1]

所属分类

扁形动物门,涡虫纲(Tubellaria)中淡水

生活的习见种类,属三肠目(Tricladida)。

世界上已发现近400种,我国记录7种,以日本三角涡虫(Dugesiajaponica)分布最广,这也是亚洲东部常见的一种。且日本三角涡虫在我国分布极其广泛,从台湾、香港、云南、福建至北京、辽宁、吉林绝大多数省市均有分布。

海产涡虫中许多是原始种类,多肠目(Polycladida)涡虫的肠有许多侧枝;无肠目(Acoela)无肠;单肠(Rhabdocoelida)的肠为一直管。有的自由生活,少数寄生。陆生的土蛊(Bipalium),生活在山区潮湿隐蔽处,最长的可达1尺。

采集手段

涡虫生活在淡水里,常吸附在石块上,不大活动,也不喜欢阳光。涡虫常隐蔽在水底的石块或树叶下面,在水流不急,上游又有丰富有机物的溪水中,很容易找到它。例如,溪流从小村庄绕过,注入池塘再流出不远的下游,翻开溪底的石块或树叶,往往能找到涡虫。

发现涡虫后,用毛笔将它刷下,落入盛有清水的广口瓶里,再捡几块采集地的小石块,以备回家后放入饲养缸。

如果发现涡虫数量不多,可用食物诱捕。选择新鲜的鱼鳃或动物肝脏作诱饵,用石块将诱饵压在有涡虫生活的溪流中。过几小时后再检查,往往会见到有许多涡虫在诱饵上取食。

进化过程

涡虫是首先出现两侧对称、三胚层的动物,扁形动物的出现,是动物发展史上一次质的飞跃,它标志着动物界的演化发展已开始由水生向陆生、由固着或漂浮生活向自由爬行生活过渡,因此在动物的进化中具有重要意义.由于涡虫的再生能力特别强,因而又是研究细胞分化与去分化分子机理和动物行为及染色体的好材料,一直是动物界热衷探索的研究领域.因此写此文来更详尽地了解介绍这种重要的扁形动物.淡水涡虫体多细长、柔软而扁平。背面稍突,多黑色、褐色、棕色或乳白色,腹面稍平而色浅。头部一般呈三角形、截顶状或弓形,头的两侧往住伸出长短不一的耳突,头部背面有2个黑色的眼点,有的种类限点多达数百个,生活于洞穴中的种类眼点退化或消失。口位于腹面近体后咽为肌肉质长管状,能从口中自由伸出.用以捕捉食物,咽后为肠,分3支主干,1支向前,2支向后,故名三肠目。每支主干又反复分出小支,末端为盲管,有口无肛门,食物从口进入、不能消化的食物残渣仍由口排出体外。体腹面密生纤毛,由于纤毛和肌肉的运动,使其能在物体上作游泳状爬行。涡虫对食物是正向反应、对光线的刺激是避强光、就弱光、夜间活动强于白昼。涡虫的生殖有两种方式.其中无性生殖通常在夏季以横分裂的方式进行,其分裂面常发生在咽后方。分裂时虫体后端粘附于底钩上,前端向前移动,直到虫体断裂为两半,然后各自再生出失去的一半,形成2个新个体。一些小型涡虫,经数次分裂后新个体并不立即分开,彼此相连形成虫体链,当幼体生长到一定程度后,再彼此分离营独立生活。有性生殖主要在秋末和冬季进行,但在不同的地区略有差异。

标本制作

取涡虫横切面玻片标本置显微镜下观察。涡虫横切面背面隆起,腹面扁平,为三胚层无体腔动物。

外胚层为体壁最外一层排列紧密的柱状上皮细胞,其间夹有的色深、条状结构为杆状体,#杆状体有何功能?此外,还可以看到一些向里层(中胚层)深入的囊状、含深色颗粒的单细胞腺及其通向体表的部分管道。转高倍镜观察,可见腹面表皮细胞具有纤毛,表皮细胞的基底为一薄层基膜。

中胚层形成肌肉组织和实质组织。镜下可见紧贴基膜内侧底环肌,环肌内侧为纵肌,它们与表皮共同构成体壁即皮肌囊。#皮肌囊有何功能意义?此外,在横切面的背腹体壁间还可见背腹肌纤维。在体壁与消化管之间充满呈网状、含有许多黄色小泡的结构,为中胚层实质组织,无体腔。#实质组织有何功能?中胚层出现有何意义?

内胚层切片中间可见到几个小空腔,即为肠腔,肠壁为单层柱状上皮细胞,是内胚层形成的消化管。

饲养方法

野外采回的涡虫,可移入金鱼缸或其他玻璃容器内饲养。饲养缸必须很干净,否则就会影响涡虫正常生活,甚至会引起死亡。另外,涡虫有避光的习性,饲养缸要放在阴凉处,缸内放些采集地带回的小石块。缸口盖上一层纱布,以防蚊子等产卵。饲养水最好用井水,如用自来水,须放2-3天后才可使用。

涡虫喜食易消化的动物性食物,可用新鲜的动物肝脏或煮熟蛋黄喂饵,也可喂少量鱼虫。一般每周饲食一次,可在换水前进行。可把肝或蛋黄分成指甲大的小块,投入缸底,涡虫会很快地吸附其上,伸出咽取食。几小时后,涡虫的体色会有明显的变化;喂肝时体色变深,喂蛋黄时体色变黄。

及时换新鲜水是饲养涡虫的关键,在夏季尤为重要。换水时,用毛笔将涡虫一一移入盛有清水的临时容器里,把饲养缸内的水倒掉,并刷洗干净,再注入清水,最后将涡虫移回。涡虫对水质很敏感,一旦饲养水开始变质,涡虫就会离开水底石块,或浮上水面,或不安地游动。这时应立即换水。

科技应用

涡虫器官再生基因

英国诺丁汉大学的科学家对涡虫身体部位的再生能力进行了研究,这些部位包括头部和大脑,有一天这项研究有可能会使老化或受损的人体器官和组织再生成为可能。诺丁汉大学生物学院的英国研究委员会成员阿齐兹·亚布巴克博士是这项研究的领导者,该研究显示,一种被称作“Smed-prep”的基因显然是导致涡虫的头部和大脑适当再生的基本要素。

涡虫具有在被截断后,身体部位再生的独特能力,这些部位包括头部和大脑。它们含有成熟干细胞,这些细胞经常分裂,变成身体缺失的所有类型的细胞。该研究显示,当涡虫的身体部位进行再生时,是一套基因在控制这一过程,使它们在正确位置再生出大小、形状和方位保持原状的肢体。该研究成果发表在22日的《公共科学图书馆·遗传学》杂志上。

人体器官有望因涡虫基因而再生

亚布巴克说:“这些令人震惊的蠕虫为我们观察一种非常简单的动物的组织再生能力提供了很好的机会,它们可再生的肢体范围非常广泛,而且再生起来相当轻松。我们想弄明白成熟干细胞是如何帮助任何动物形成和再生受损的或失掉的器官和组织的。了解其他动物的再生能力,会给人类再生医学研究带来很大好处。”

他说:“如果我们清楚组织在正常环境下再生时都发生了什么,我们就能构想出安全取代人类由外伤或疾病导致受损的器官、组织和细胞的方法。例如,这对治疗老年痴呆症非常有价值。通过这种知识,我们还能评估出当干细胞在正常再生过程中出现错误,会产生什么后果,例如血液干细胞出现问题,可导致白血病。”

研究人员表示,Smed-prep是组成涡虫头部的细胞正确分化和定位的必要因素,也是确定头部位置的关键。他们还发现,尽管Smed-prep的出现是导致头部和大脑处于正确位置的决定因素,但是蠕虫干细胞会在其他不相干的基因影响下,形成脑细胞。不过研究人员表示,即便如此,如果没有Smed-prep,这些细胞是无法自行组织起来,形成正常大脑的。

参与这项研究的研究生丹尼尔·菲利克斯22日说:“从分子层面了解组织的改造和再生,对再生医学的研究至关重要。涡虫因其强大的再生能力而特别出名,它们能在头部被砍掉以后再生一个新的出来。通过Smed-prep的同源异位基因,我们确定了第一种对再生期间获得上述结果和模式起关键作用的基因。这是一项振奋人心的研究项目,能参加这项研究,并把它作为我的论文课题,我感到非常幸运。”

真涡虫头部可再生保留以前记忆

塔夫斯大学研究人员发现,真涡虫不仅能再生一个头,这个新头还拥有以前的记忆。他们把这些斩首前的蠕虫放在一个培养皿中训练它们寻找食物。它们的新头重新长出来时,这些蠕虫依然能记住这些技能。真涡虫有两个探测强光的眼点。这些眼点扮演了光感受器的角色,有助于真涡虫远离强光光源。生物学家训练这些蠕虫寻找隐藏在一个照亮培养皿中心的食物,使它们克服对光的恐惧。科学家发现,真涡虫不仅在头被切掉后可以再生一个头,而且这个再生的头还含有和被砍掉的头一样的记忆。

通过分析它在一个实验室环境中用了多久找到食物,波士顿塔夫斯大学研究人员检验了真涡虫的记忆。他们训练这些黄色小虫忽略实验室内的亮光,使它们在集中注意力下找到食物。这些科学家发现,即使真涡虫被斩首,依然记得这个训练。这意味着这些蠕虫必须经过训练才能克服光的恐惧找到食物。

一旦它们学会这个技能,就被斩首。两周后,也就是大多数真涡虫重新长出头来的时候,科研组把这些蠕虫放回培养皿中。这些科学家用视频跟踪技术发现,接受训练的真涡虫比普通真涡虫更快找到被亮光照射的食物。尽管它们在第一次尝试中未能找到食物,但经过一次训练后立即恢复以前学到的技能,将亮光忽略。它们的动作比失去头前没有接受训练的斩首真涡虫快得多。但研究人员尚不清楚这是怎么发生的以及发生这种事的原因。

他们的发现显示,真涡虫的记忆可能储存在它们身体的其他部分中。这些研究人员提出的第二个理论是真涡虫的旧脑为适应光改变神经系统,而神经系统的这些变化在新脑长出来时依然存在。科学家说,还需进行更多研究才能准确了解真涡虫是如何保留以前记忆的,但他们的发现可用作研究人类和其他动物可能恢复记忆原因的起点。《实验生物学杂志》刊登了这项新研究。[2]