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第2章 古老而细微——原生动物和多孔动物

第一节无处不在的原生动物

原生动物是最简单的生物之一,包括一大群单细胞的真核(具有明确的细胞核组织)生物。现在人类已经记述的原生动物共有6.5万多种,其中一半以上是化石。

原生动物无处不在,从南极到北极,大部分土壤和水生环境中都可发现其踪影。但是,大部分原生生物用肉眼是看不到的,因为它们体态微小,一般是寄生生存或同体共生生存。据统计,约三分之一的原生动物是寄生物。

原生动物是无性繁殖的,不需要交配或性器官细胞。

原生动物主要有以下特征:体形微小;比较原始;有数种营养方式;会随环境的优劣而选择生长或休眠。

另外,原生动物的适应性很强,它们能生存在各种自然条件下,如淡水、咸水、温泉、冰雪以至于植物的浆液、动物和人类的血液、淋巴液、体液等。

第二节单细胞动物“大家庭”——原生动物的种类

原生动物的种类很多,它们组成了一个单细胞动物的“大家庭”。

根据运动胞器、细胞核以及营养方式可以分成4个纲:鞭毛虫纲、肉足虫纲、孢子虫纲、纤毛虫纲。

1.鞭毛虫纲

多数种类表膜坚韧,能维持一定体形,以鞭毛运动。鞭毛一到多根,一般自体前端发出,用于环境的识别或游动的工具,例如绿眼虫、衣滴虫、锥虫。

(1)绿眼虫

绿眼虫是长梭形绿色的单细胞动物。体内含有叶绿素,它一般在有阳光的地方进行光合作用,进行植物型营养。

它的前端略圆,后端尖削,体表有弹性带斜纹的表膜。细胞核大并呈球形,虫体中后部的内质中还含有大量的叶绿体。前端有一鞭毛,常做螺旋运动。在胞咽附近有一杯状红色眼点,起感光作用。

绿眼虫生活在有机质丰富的池沼、水沟或缓流中,温暖的季节能大量繁殖,常使池水呈现绿色。

绿眼虫可作为环境监测水域内有机物增多、污染的生物指标,以确定污染的程度。此外,绿眼虫还具有耐放射性的能力。许多放射性物质对其生活和繁殖没有什么影响,因此,可以用来净化水的放射性物质。

(2)锥虫

锥虫呈柳叶状,运动胞器是唯一的一根鞭毛。寄生在血液中的鞭毛虫,其鞭毛与虫体之间连成为波动膜,借以增强在黏滞性较高的血液中的活动能力。

锥虫有细胞核1个,体内有一称作动基体的特殊细胞器。在锥虫体内唯一的线粒体内(能量的供应部),含有丰富的DNA,能自我复制,完成细胞的增殖和分化。

锥虫种类多,分别寄生在各种脊椎动物(鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类)的血液和组织液中。有个别种类,如枯氏锥虫,则寄生在人的细胞内。

锥虫是人和家畜重要的寄生虫之一,主要通过粪便和唾液传播,对家畜有严重致病作用。

2.肉足虫纲

最主要的特征是虫体的细胞质可以延伸形成伪足,伪足是其运动及取食的细胞器。体表具有一层很薄的细胞膜,使虫体有很大的弹性,可以改变虫体的形状,并做变形运动。例如大变形虫、砂壳虫。

(1)“永生”的变形虫

变形虫细胞膜纤薄,全身直径通常只有约0.1毫米,最大的变形虫直径也只有0.4毫米。用肉眼看,它不过是一个模模糊糊的小白点,必须在显微镜下才能看清它的构造。

变形虫整体只由一个细胞组成,没有任何生理器官,所有的生理运动(消化、呼吸、排泄等)都由这唯一的细胞承担。

变形虫通常在污水、池塘或湿土中生存。其运动、捕食、抗敌全靠伸张自如的“伪足”。它外形多变,没有固定的形态。

变形虫一般是以单细胞藻类、小型单细胞动物作为食物。当遇到食物时,变形虫会伸出伪足进行包围,由细胞质里面的食物胞消化。

当变形虫长大之后,就开始繁殖,由一个分裂而变成两个。这样,老的变形虫就消失了。所以人们称变形虫为“永远不死”的动物。

变形虫这一家族有许多种类。例如在海水中生活的有孔虫、夜光虫、放射虫;在淡水中生活的有太阳虫;在人体和动物体内寄生的有疟原虫、痢疾内变形虫。

痢疾内变形虫寄生在人的大肠里。它能溶解肠壁上的细胞,引起“阿米巴痢疾”,危害人体健康,严重时能致人死亡,所以不能小看它。

变形虫可以作为判定水质污染程度指标的动物。自然界常见的是大变形虫,大变形虫可吞噬草履虫。

在变形虫的呼吸作用中,吸入的氧和排出的二氧化碳都由细胞膜负责。变形虫的繁殖方式也相当简单,主要靠有丝分裂繁殖,即原来的遗传物质先复制,然后连同整个细胞一分为二,形成两个新的个体。

变形虫是最低等的原始生物之一,在生存条件上,跟多细胞生物一样。由于变形虫结构简单、培植容易,因此成为生命科学实验的主要材料之一。

(2)砂壳虫

砂壳虫大小因种类而异,30~300微米不等,能伸出片状或叶状的伪足。

砂壳虫整个原生质包在一个硬壳内,壳呈半球形、卵圆形、梨形等。口在壳体的一端,位于主轴正中。

砂壳虫分布在淡水的池塘、湖泊、沼泽、水库以及森林土壤中,可作为鱼类的饵料。

3.孢子虫纲

没有运动胞器,全部进行寄生生活。例如间日疟原虫、簇虫。

(1)疟原虫

疟原虫的基本结构包括核、胞质和胞膜,环状体以后各期尚有消化分解血红蛋白后的最终产物——疟色素。疟色素呈棕黄色、棕褐色或黑褐色。

疟原虫种类繁多,寄生在人体的疟原虫有4种:间日疟原虫、恶性疟原虫、三日疟原虫和卵形疟原虫。它们分别能引起间日疟、恶性疟、三日疟和卵形疟。

寄生在人体内的4种疟原虫,生活史基本相同,需要人和按蚊两个宿主。它寄生在人体内的肝细胞和红细胞内进行裂体增殖,然后在蚊体内完成配子生殖,继而进行孢子增殖。

疟原虫可通过表膜的渗透或经胞口以吞饮方式摄取营养。在肝细胞内寄生的红细胞外期疟原虫,以肝细胞的胞质为营养。

疟原虫在人体寄生到一定程度可引起疟疾。症状有贫血、脾肿大,严重的会引发全身衰竭、意识障碍、呼吸紧迫、多发性惊厥、昏迷、肺水肿、异常出血、肾功能衰竭甚至死亡。疟原虫是危害人体较严重的害虫。

疟原虫的流行环节:

①传染源:外周血中有配子体的患者和带虫者是疟疾的传染源。

②传疟媒介:按蚊是疟疾的传播媒介。

③易感人群:除了因某些遗传因素对某种疟原虫表现出不易感的人群及高疟区婴儿可从母体获得一定的抵抗力外,其他人群对人疟原虫普遍易感。

对于疟疾,要采取综合性防治措施,以防治传染源和防蚊灭蚊为重点,二者相结合以减少蚊虫孳生地。同时,人们可服用一些预防性抗疟药,加强对现症病人的治疗和疟疾发作休止期的治疗,从而控制疟疾的复发和减少传染源。

(2)簇虫

簇虫寄生在无脊椎动物体腔和消化系统内。代表属是寄生在蚯蚓中的单房簇虫属以及寄生在蝗虫和蟑螂中的簇虫属。

簇虫体长形,蠕虫状,长达10毫米。通常在宿主细胞中发育,又从细胞里转移到某些体腔内繁殖。它利用渗透作用摄取食物。有些种类用一种前钩(猪肉绦虫,蛔虫等)吸附在宿主体腔内壁,而另一些种类可自由活动。

4.纤毛虫纲

纤毛虫纲的原虫也称浸液虫。全身细纤短毛,有大核和小核,进行交替生殖。种类多水生,部分寄生(结肠小袋虫寄生在人体内),例如尾草履虫。纤毛虫纲是原生动物中种类最多、结构最复杂的一个纲。

草履虫是一种身体很小、呈圆筒形的原生动物。它只由一个细胞构成,是单细胞动物,雌雄同体。

草履虫体长只有80~300微米。从平面角度看上去,它身体形状很像一只倒放的草鞋底,因此被叫做草履虫。

草履虫身体表面包着一层膜,膜上密密地长着许多纤毛。它靠纤毛的划动在水中旋转运动,同时也依靠纤毛捕食。

草履虫靠身体的表膜吸收水里的氧气,排出二氧化碳。

草履虫喜欢生活在有机物丰富的池塘、水沟、洼地等地方。大多数草履虫是吞噬式营养,但绿草履虫是例外,它体内含共生绿藻,绿藻中含有丰富的叶绿体,可利用动物体排泄的含氮废物作为无机盐的来源,通过植物式光合作用制造有机物。

目前世界上草履虫大约有22种,我国常见种类至少有下述几种:

大草履虫(又叫尾草履虫)、双小核草履虫、多小核草履虫、绿草履虫。

草履虫细胞功能分工如下:

口沟:用来取食。

外膜:呼吸(吸收水里的氧气,排出二氧化碳)。

大核:营养代谢。

小核:生殖作用。

食物泡:食物泡是草履虫进行胞吞作用产生的,进入细胞后将与初级溶酶体融合,形成次级溶酶体。

伸缩泡及收集管:收集代谢废物和多余的水,并排出体外。

胞肛:排出食物残渣。

纤毛:草履虫靠纤毛的摆动在水中旋转前进。

第三节原始多细胞的多孔动物

多孔动物,又称海绵动物,体表多孔,进行水中固着生活。体呈不对称或辐射对称,具有两胚层,它是最原始的多细胞动物。

多孔动物的动物体由多细胞构成,细胞分化比较复杂,并具水沟系统。动物组织原始,无真正消化腔和神经系统,多数具有钙质、硅质或角质骨骼。

多孔动物的细胞具有既独立又合作的特征,显示了原始多细胞动物的特点。

多孔动物多为群体,单体较少。群体的外形变化很大,单体一般作角锥形、盘形、高脚杯形、球形等。大小变化由数毫米到2米之间。

多孔动物的骨骼有骨针(海绵针)、骨丝(海绵丝)和非骨针型的矿物质三种。

骨针成分为钙质(方解石、文石)或硅质(蛋白石),有大小之分。

海绵丝的成分是角质的有机化合物,呈丝状,分枝或交接在一起。

海绵丝易腐烂,不易形成化石。

海绵的生殖有无性和有性两种。现代海绵除普通海绵纲中少数类型属淡水海绵外,多数是海生动物,进行底栖固着生活。海绵在不同的地质时代常和层孔虫、苔藓虫和藻类在一起形成礁体。

第四节形态各异——多孔动物的种类化

海绵是重要的造礁生物,少数属种也有一定的地层意义。现在人们已经知道的海绵动物有1万多种,主要依据骨针的成分和形状,主要分为以下3纲。

1.钙质海绵纲

钙质海绵纲是多孔动物门的一个纲,多产于浅海,具有钙质骨针,体小,灰白色,水沟系单沟型或双沟型,常栖息在浅海地带,如白枝海绵、毛壶等。

白枝海绵,一般存在于海岸边退潮后形成的小水池中以及码头附近。它们的种类多,分布广,构造简单,包括了大多数单沟型种类。

白枝海绵多数长2.5厘米或2.5厘米以内,个体细长,由根状的突起连成一簇并附着在海底或其他物体上。

水由体表的无数小孔流入中央腔(海绵腔)。

白枝海绵外体壁由扁平细胞构成,体壁两层之间含有自由移动的变形细胞和骨针。骨针常呈星芒状,用以支持管状的身体。

变形细胞可产生卵,卵发育成自由游泳的有鞭毛的幼体。

有些种类可出芽生殖,如葡萄白枝海绵。

2.六放海绵纲

具有六放形的硅质骨针,体大,水沟呈复沟型,鞭毛室大,多栖在深海地带,如拂子介和偕老同穴。

(1)拂子介

拂子介,体长180~500毫米,体呈杯状。上端平,下端生有细长的矽质丝,即外长的骨针,很像僧尼手执的尘拂,所以日本人称该种海绵为拂子介。

拂子介骨针为矽质,六放形。水沟系复杂,为复沟型,管道分支较多。在中胶层中有很多具领细胞的鞭毛室。生活时体色常随环境的不同而有些变化。

拂子介常栖息在海深几百米以下的海底,进行固定性生活。

取食时,依靠鞭毛波动引起的水流通过海绵体,使水流中的食物藻类、细菌和有机碎屑进入细胞质,形成食物泡,在领细胞内消化。

拂子介的生殖方式分有性生殖和无性生殖两种。拂子介纤维较硬,适用于擦拭机器及其他器具。

(2)偕老同穴

偕老同穴是生活在深海中的海绵动物。它的海绵像网兜,四周充满小孔。偕老同穴的名字和一种被称为“俪虾”的小虾有关。这种小虾小,十分纤弱。它们在很小时,常一雌一雄从海绵小孔中钻入,生活在里面既安全又能得到食物。随着小虾长大,它们在海绵体内再也出不来,成对相伴生活,直至死亡,因此人们把这种海绵称为偕老同穴。

活着的偕老同穴全部为海生动物,生活在100~8500米之间的深海区。体长通常为30~60厘米,有的可达1米多,利用成束的丝状骨针附着于硬底质上。与其他海绵动物不同的是,偕老同穴没有上皮细胞,只有由变形细胞的伪足相联成网状的合胞体。但偕老同穴的腔隙也同其他海绵动物一样,是小动物喜欢栖居的场所。

3.寻常海绵纲

具有非六放形的硅质骨针或海绵丝,水沟系复沟型,鞭毛室小,体形不规则,栖息在淡水或海水中。在海水中栖息的如穿贝海绵、浴海绵;在淡水中栖息的如淡水针海绵等。

(1)穿贝海绵

穿贝海绵能溶解并钻入含钙的物质(如石灰石、珊瑚和贝壳)内,幼体固着在这些物质上,钻穴道而发育为成体。

穿贝海绵能破坏海贝,使其不致在海底大量积聚,所以具有生态学意义。

(2)淡水针海绵

针海绵属的品种根据基因或类别区分不同,而品种基因视环境变化而定。

在欧洲多瑙河中发现了一种罕见的淡水针海绵,它是针海绵的一类。这种海绵普遍会因适应生存环境而产出不同种类的化合物,从而来保护自己。而这个变体所产出的化合物,在恶劣环境下也都能快速再生,并且能抵抗病毒、抗菌及抵抗其他掠夺者的侵害。

此外,寻常海绵纲中常见的脆针海绵、刻盘海绵等,也具有一定的药用价值。

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