簡要介紹
緩步動物門(Tardigrada),俗稱水熊蟲、熊蟲。它們高度特化,體長不超過1毫米,大多數(shù)只有0.5毫米左右;除頭部外,有4個體節(jié),每個體節(jié)上具1對足。身體透明,但很多種類的顏色來源于食物。雌雄異體。適應(yīng)性極強,在海拔6 000米以上的喜馬拉雅山和4 000米以下的深海海溝均有分布,甚至可以忍受真空環(huán)境。已知約1 200種,分3個綱:異緩步綱(Heterotardigrada),如水熊蟲(Hypsibius dujardini);中緩步綱(Mesotardigrada);真緩步綱(Eutardigrada),如緩步蟲(Macrobiotus)等。
【知識點】水 熊 蟲 是 最 “ 堅 韌 不拔”的動物,可能也是目前人類已知最彪悍的動物。據(jù)報道,-200℃下它們可活若干天,-272℃和181℃均可存活2分鐘;在5 700戈瑞強度的放射線下也可生存;還可以承受600兆帕斯卡的巨大壓力;而且在真空中都不會死亡。
物種學(xué)史
物種發(fā)現(xiàn)
“小水熊蟲”在1773年首次被一位名叫哥策的神父描述,但并不完整。 斯巴蘭扎尼發(fā)現(xiàn),在缺水的環(huán)境下,緩步動物能夠不脫去保護(hù)外殼而“復(fù)活”。斯巴蘭扎尼并且指出,緩步動物要渡過缺水時期,就必須慢慢的失水。而緩步動物(Tardigrada)這個名字,也是斯巴蘭扎尼首次給出的。
從水熊蟲的化石可知道,這一物種早在5億年前的寒武紀(jì)(Cambrian Period)就存在了。從它們被發(fā)現(xiàn)開始,人們對緩步動物在動物分類中的位置,形態(tài)學(xué)(morphology),生活方式(life style),組織學(xué)(Histology)以及其隱生性(Hidden nature)的研究興趣有增無減。
米勒研究
1785年米勒(O.F.Müller)對這種動物作了深入的觀察。他嘗試將緩步動物歸入動物演化樹中并且把它歸入壁虱屬(Tick species)。米勒所使用的學(xué)名Acarus ursellus被林奈(Linnaeus)寫到了他的《自然分類》中。1834年舒爾策發(fā)現(xiàn)了有名的Macrobiotus bufelandi。該名字來源于柏林醫(yī)生Hufeland,他著了一本有關(guān)長壽術(shù)(德語:Makrobiotik)的書叫《延年益壽之藝術(shù)》。相對于斯巴蘭扎尼的“復(fù)活”,舒爾策認(rèn)為緩步動物在缺水后再次接觸到水時,是“蘇醒”過來了。但他的看法并不是得到很多的認(rèn)同。他同時代的愛亨伯格則認(rèn)為,缺水時,緩步動物能分泌一種物質(zhì),在里面緩步動物不但能度過困難時期,而且能繁衍后代。數(shù)年后“醒過來”的只是它的后代。更有人認(rèn)為那是一種自然發(fā)生(generatio spontanea)。
對緩步動物形態(tài),系統(tǒng)分類和生理研究有著最深遠(yuǎn)影響的貢獻(xiàn)當(dāng)屬法國人Doyères所寫的書《Mémoire sur les Tardigrades》(《對緩步動物的記憶》)(1840-1842年)。他強調(diào)了緩步動物在慢慢失水的環(huán)境中“復(fù)活”的能力。這和當(dāng)時另一種觀點相沖突,就是認(rèn)為,沒有任何預(yù)防措施可以阻止完全脫水的動物的死亡。1859年巴黎生物協(xié)會(Paris Biological Association)最終通過一份超過100頁的鑒定形成定論,就是Doyères的意見是對的。新的問題是,在這種脫水環(huán)境中,緩步動物的新陳代謝究竟只是變慢了還是停止了。20世紀(jì)初,耶穌會神父吉爾伯特·弗蘭茲·拉門(Gilbert Franz Rahm)通過緩步動物還能度過低溫(絕對零度)-(Absolute zero)環(huán)境的現(xiàn)象認(rèn)為,新陳代謝是停止了。1922年鮑曼(Bauman)通過對脫水隱生的形態(tài)和生理方面的研究,再次捍衛(wèi)了這一觀點。
分類研究
1851年杜雅爾丹(Dujardin)認(rèn)為緩步動物是一種原本生活在海洋里的生物,這是緩步動物的分類的第一步。1907-1909年Murray在不列顛-南極探險中收集到多種緩步動物的樣本。使得緩步動物的種類在很短的時間內(nèi)上升到了25種。1928年圖靈(Turing)為緩步動物建立了一個新目。但緩步動物在動物界中的位置在Doyères的著作中并沒有被提及。1851年Dujardin根據(jù)它們具有和線蟲動物(Nematode animal)相似的咽,而認(rèn)為緩步動物是線蟲動物(Nematode animal)的近親。而1896年??撕?909年里希特斯(Richter J)則認(rèn)為它的近親應(yīng)該是節(jié)肢動物(Arthropod)。但大部分的專家卻認(rèn)為應(yīng)是節(jié)肢動物。1929年根據(jù)當(dāng)時組織學(xué)的證據(jù)人們將它劃為節(jié)肢動物下的綱。到了1953年,人們終于可以有技術(shù)基礎(chǔ)去測量緩步動物正常和隱生狀態(tài)下的氧氣消耗量。1968年科學(xué)家通過電子顯微鏡觀察到緩步動物的儲存細(xì)胞。1972年拉馬佐蒂的專著第二版出版,列舉了413種緩步動物。
1974年借拉馬佐蒂(La Mazzotti)75大壽之際在意大利城市帕蘭扎(Pallanza)舉行了第一屆國際緩步動物論壇。
形態(tài)特征
緩步動物(Tardigrata)是多細(xì)胞動物(Multicellular animals)。它們非常細(xì)小,大部分不超過1毫米,最小的Echiniscus parvulus初生的時候只有50微米。而最大的Macrobiotus bufelandi則只達(dá)1.4毫米。通體透明,無色,黃色,棕色,深紅色或綠色。它們的顏色主要是它們的食物賦予的。它們食入含類胡蘿卜素(Carotenoid like)的食物,類胡蘿卜素可以在各器官沉積。
它們由頭部,四個體節(jié),被幾丁質(zhì)(chitin)構(gòu)成的角質(zhì)層(Cuticle)覆蓋。四對腳,末端有爪子,吸盤或腳趾。由長長的細(xì)胞組成的肌肉因應(yīng)體節(jié)而分布。口前有兩向前突出,一個用于刺進(jìn)食物,另一個則是吸收工具。前腸有很多成對腺體,薄薄的食道連接中腸。在兩個目的水熊蟲中腸和末腸之間有馬氏管(Martensite tube),專司體內(nèi)的滲透壓(osmotic pressure)平衡。
神經(jīng)系統(tǒng)的構(gòu)成:咽上下神經(jīng)節(jié)(Upper and lower ganglion),其中咽下神經(jīng)節(jié)(Inferior pharyngeal ganglion)和腹部四個神經(jīng)節(jié)鏈?zhǔn)剑℅anglion Chain)相連。體腔中的細(xì)胞負(fù)責(zé)儲存。水熊蟲沒有循環(huán)系統(tǒng)(circulatory system)和呼吸系統(tǒng)(respiratory system)。
緩步動物通常是雌雄異體(Male and female)。它們的性腺(gonad)是次體腔(Secondary cavity)(事實上,所有的節(jié)肢動物都是這樣)的殘留物,是不成對的囊狀器官,或者是在肛門前向外開口,或者是向終腸開口。卵子并不需要事先受精就可以被排出體外。