渦蟲

渦蟲，是三腸目渦蟲科真渦蟲屬?扁形動(dòng)物?。渦蟲身體柔軟扁平，兩側(cè)對(duì)稱，體有背、腹和前后之分；背面稍凸，多黑褐色，腹面色淺，前端呈三角形，兩側(cè)各有一耳突，頭部背面有兩個(gè)黑色眼點(diǎn)，無(wú)肛門；身體腹面密生纖毛，依靠纖毛和肌肉的運(yùn)動(dòng)能使渦蟲在物體上作游泳狀爬行。因其擺動(dòng)時(shí)激水呈渦狀，故名。

渦蟲分布于中國(guó)林縣、嵩縣、信陽(yáng)等地，喜棲息在陰涼淡水溪流中，常隱蔽在水底的石塊或樹(shù)葉下。渦蟲為食肉性動(dòng)物，以小型水生動(dòng)物為食，也食蠕蟲、小甲蟲類、環(huán)蟲和螺類及昆蟲幼蟲。渦蟲可無(wú)性和有性生殖，有性生殖僅在早春到晚夏進(jìn)行，經(jīng)2-3周即發(fā)育為幼體。

渦蟲作為古老物種之一，生命歷程已經(jīng)超過(guò) 5.2億年。渦蟲還是生物教學(xué)中常用的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)材料之一，其?有著驚人的組織修復(fù)能力，生物學(xué)家將它們切成兩段后，兩邊可再生出新的肌肉、皮膚、腸道，甚至完整的大腦，而且這種再生能無(wú)限地進(jìn)行下去。渦蟲無(wú)限再生壽命機(jī)制，為研究人類細(xì)胞、克服老化、延緩衰老特征帶來(lái)新的希望。由于環(huán)境污染的影響，渦蟲數(shù)量已日趨減少，現(xiàn)已在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行人工飼養(yǎng)和繁殖。

基本介紹

三腸目(Tricladida)非寄生的扁蟲(flat-worm)。分布于溫暖地區(qū)海域或淡水之中。長(zhǎng)2毫米至10厘米不等，體扁且對(duì)稱，具單眼點(diǎn)和嗅覺(jué)器官。通過(guò)擺動(dòng)體表纖毛在水中滑行。咽管長(zhǎng)，可收縮，食無(wú)脊椎動(dòng)物。

內(nèi)部特征

消化系統(tǒng)

取一條渦蟲置于載玻片上的水滴中，將少許硫酸鎂結(jié)晶緩緩?fù)度胼d玻片上水滴中，可見(jiàn)渦蟲逐漸麻醉，在體視顯微鏡下觀察，可見(jiàn)有一管狀結(jié)構(gòu)從口中伸出體外，此即咽。一半蓋住，將培養(yǎng)皿置于光下片刻后，觀察渦蟲的趨光性反應(yīng)。

取饑餓數(shù)日的渦蟲于小燒杯中，將熟蛋黃與洋紅粉末混勻后投喂渦蟲。1-2h后肉眼觀察可見(jiàn)蟲體內(nèi)部已顯紅色。取出渦蟲于載玻片上，置低倍鏡下觀察已呈紅色的腸管分支狀況。

排泄系統(tǒng)

取饑餓數(shù)日的渦蟲，置載玻片上水滴中，待蟲體伸展時(shí)，加蓋蓋玻片，隨即用鉛筆的橡皮頭輕壓蟲體，使蟲體被均勻展開(kāi)。此時(shí)有破碎組織外溢。置低倍鏡下觀察，可見(jiàn)蟲體兩側(cè)有一系列不規(guī)則閃爍亮光。選取較清晰處轉(zhuǎn)高倍鏡觀察，可見(jiàn)閃爍處有細(xì)管道分支，其中有液體不停地定向流動(dòng)。流動(dòng)液體的邊界即原腎管管壁，閃爍亮光則為原腎管分支末端焰細(xì)胞內(nèi)纖毛擺動(dòng)所致。

神經(jīng)系統(tǒng)

神經(jīng)與感官：梯形神經(jīng)系統(tǒng)，頭部有一對(duì)腦神經(jīng)節(jié)，由此分出一對(duì)腹神經(jīng)索通向體后，在腹神經(jīng)索之間有橫神經(jīng)相連，因而構(gòu)成梯形。

低倍鏡下觀察示神經(jīng)系統(tǒng)的渦蟲整體裝片，可見(jiàn)體前有一對(duì)神經(jīng)節(jié)組成的"腦"。由此沿身體兩側(cè)后行有2條縱神經(jīng)索，索間有許多橫神經(jīng)連接，似梯形，"腦"發(fā)出神經(jīng)到眼、耳突各部。

生殖系統(tǒng)

雌雄同體，取顯示生殖系統(tǒng)的渦蟲整體裝片玻片標(biāo)本置顯微鏡下觀察。

雌性生殖系統(tǒng)：蟲體前端兩眼后方有1對(duì)卵巢，深色，圓形。兩卵巢各有1條輸卵管沿身體兩側(cè)向后行，在咽后方匯合通入生殖腔。生殖腔前方有一橢圓形的受精囊也通入生殖腔。兩輸卵管外側(cè)還有許多顆粒狀的卵黃腺。

雄性生殖器官：蟲體兩側(cè)與輸卵管平行有許多圓球形精巢，每精巢由一輸精小管（不易清）通入1對(duì)輸精管，輸精管在咽兩側(cè)膨大成儲(chǔ)精囊；儲(chǔ)精囊在生殖腔前方匯合成陰莖，陰莖通入生殖腔。生殖腔有生殖孔通體外。

外部形態(tài)

用放大鏡或在體視顯微鏡下觀察。可見(jiàn)渦蟲體扁長(zhǎng)，背部微凸，灰褐色；體前端呈三角形，兩側(cè)略突起稱耳突，前端背面、耳突內(nèi)側(cè)有一對(duì)黑色眼點(diǎn)；體后端稍尖。用解剖針將蟲體翻至腹面向上，可見(jiàn)其腹面較扁平，顏色較淺，密生纖毛，腹面近體后1/3處有口。

體呈葉片狀，柔軟，有纖毛。頭鏟形，有兩眼，有時(shí)具觸須。尾尖。口在腹面后側(cè)，常在近體后1/3處。無(wú)體腔。咽可從口內(nèi)伸出，咽下接腸，腸為盲管。體長(zhǎng)一般約3～15公厘(0.1～0.6寸)，有的超過(guò)30公分(約1尺)。熱帶種色鮮艷，北美的Dugesia屬黑灰或褐色，波浪式游泳或匍匐前進(jìn)。多數(shù)肉食性，夜出取食原生動(dòng)物、小螺和蠕蟲。雌雄同體。生殖器在初秋開(kāi)始發(fā)育。春季產(chǎn)出含受精卵的卵繭，發(fā)育不經(jīng)變態(tài)。平角渦蟲屬(Planocera)有一幼蟲期在卵內(nèi)度過(guò)。有些種在產(chǎn)卵繭后身體一分為二，每一半又長(zhǎng)成新個(gè)體。微口渦蟲屬(Microstomum)的尾端能長(zhǎng)出新個(gè)體，稱為芽，能附在母體上一段時(shí)間，有時(shí)3或4個(gè)芽組成鏈狀。渦蟲由于再生能力強(qiáng)而常用于實(shí)驗(yàn)。

生活習(xí)性

渦蟲渦蟲大多生活在潔凈富氧的海水或淡水中。生活在溪流淺水處的，多隱于石塊下面，晝伏夜出。身體柔軟，頭部具眼點(diǎn)和耳突，體呈樹(shù)葉形，背腹扁平，腹面密生纖毛，可爬行。全體淡褐色，長(zhǎng)10余毫米。頭呈三角形，背側(cè)有1對(duì)黑色眼點(diǎn)，兩側(cè)各有一耳突，為嗅覺(jué)器官。體末端鈍尖。體中部稍后處的腹中央有口，連于咽囊，囊內(nèi)有一肌肉性管狀的咽，可伸出體外。咽與腸相連，腸分3枝，1枝向前，2枝向后。渦蟲以蠕蟲、甲殼類、昆蟲等為食，咽吸住食物后，腸即分泌消化液，使之溶為液狀物，再吸入腸內(nèi)，進(jìn)行消化。不能消化的食物殘?jiān)杂煽谂懦觥o(wú)肛門。養(yǎng)分為腸壁吸收，貯存于實(shí)質(zhì)中。代謝產(chǎn)物由原腎管排除，許多排泄孔位于背側(cè)。呼吸作用經(jīng)體表進(jìn)行。雌雄同體，生殖器官?gòu)?fù)雜，生殖孔位于口后。生殖時(shí)，二渦蟲尾端一段腹面相貼在一起，生殖孔相對(duì)，互相交換精子。卵在體內(nèi)受精，數(shù)個(gè)受精卵和卵黃（營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）被生殖囊分泌的粘液形成的膜狀卵繭包裹，排出體外，在外界孵化成幼渦蟲。渦蟲再生力極強(qiáng)，是一種很好的實(shí)驗(yàn)材料。橫切為2段或多段，每段均可再生成一完整的渦蟲。實(shí)質(zhì)組織是分化新細(xì)胞和再生組織的主要來(lái)源。再生具有極性。如切為3段，前段再生出后端，后段生頭，中段前生頭后生后端。

所屬分類

扁形動(dòng)物門，渦蟲綱（Tubellaria）中淡水生活的習(xí)見(jiàn)種類，屬三腸目（Tricladida）。

世界上已發(fā)現(xiàn)近400種，我國(guó)記錄7種，以日本三角渦蟲（Dugesiajaponica）分布最廣，這也是亞洲東部常見(jiàn)的一種。且日本三角渦蟲在我國(guó)分布極其廣泛，從臺(tái)灣、香港、云南、福建至北京、遼寧、吉林絕大多數(shù)省市均有分布。

海產(chǎn)渦蟲中許多是原始種類，多腸目（Polycladida）渦蟲的腸有許多側(cè)枝；無(wú)腸目（Acoela）無(wú)腸；單腸（Rhabdocoelida）的腸為一直管。有的自由生活，少數(shù)寄生。陸生的土蠱（Bipalium），生活在山區(qū)潮濕隱蔽處，最長(zhǎng)的可達(dá)1尺。

淡水渦蟲

淡水渦蟲體多細(xì)長(zhǎng)、柔軟而扁平。背面稍突，多黑色、褐色、棕色或乳白色，腹面稍平而色淺。頭部一般呈三角形、截頂狀或弓形，頭的兩側(cè)往住伸出長(zhǎng)短不一的耳突，頭部背面有2個(gè)黑色的眼點(diǎn)，有的種類限點(diǎn)多達(dá)數(shù)百個(gè)，生活于洞穴中的種類眼點(diǎn)退化或消失。口位于腹面近體后咽，為肌肉質(zhì)長(zhǎng)管狀，能從口中自由伸出。用以捕捉食物，咽后為腸，分3支主干，1支向前，2支向后，故名三腸目。每支主干又反復(fù)分出小支，末端為盲管，有口無(wú)肛門，食物從口進(jìn)入、不能消化的食物殘?jiān)杂煽谂懦鲶w外。體腹面密生纖毛，由于纖毛和肌肉的運(yùn)動(dòng)，使其能在物體上作游泳狀爬行。渦蟲對(duì)食物是正向反應(yīng)、對(duì)光線的刺激是避強(qiáng)光、就弱光、夜間活動(dòng)強(qiáng)于白晝。渦蟲的生殖有兩種方式。其中無(wú)性生殖通常在夏季以橫分裂的方式進(jìn)行，其分裂面常發(fā)生在咽后方。分裂時(shí)蟲體后端粘附于底鉤上，前端向前移動(dòng)，直到蟲體斷裂為兩半，然后各自再生出失去的一半，形成2個(gè)新個(gè)體。一些小型渦蟲，經(jīng)數(shù)次分裂后新個(gè)體并不立即分開(kāi)，彼此相連形成蟲體鏈，當(dāng)幼體生長(zhǎng)到一定程度后，再彼此分離營(yíng)獨(dú)立生活。有性生殖主要在秋末和冬季進(jìn)行，但在不同的地區(qū)略有差異。?

采集手段

渦蟲生活在淡水里，常吸附在石塊上，不大活動(dòng)，也不喜歡陽(yáng)光。它常隱蔽在水底的石塊或樹(shù)葉下面，在水流不急，上游又有豐富有機(jī)物的溪水中，很容易找到它。

例如，溪流從小村莊繞過(guò)，注入池塘再流出不遠(yuǎn)的下游，翻開(kāi)溪底的石塊或樹(shù)葉，往往也能找到它。發(fā)現(xiàn)渦蟲后，用毛筆將它刷下，落入盛有清水的廣口瓶里，再撿幾塊采集地的小石塊，以備回家后放入飼養(yǎng)缸。

如果發(fā)現(xiàn)渦蟲數(shù)量不多，可用食物誘捕。選擇新鮮的魚鰓或動(dòng)物肝臟作誘餌，用石塊將誘餌壓在有渦蟲生活的溪流中。過(guò)幾小時(shí)后再檢查，往往會(huì)見(jiàn)到有許多渦蟲在誘餌上取食。

進(jìn)化研究

渦蟲是首先出現(xiàn)兩側(cè)對(duì)稱、三胚層的動(dòng)物，扁形動(dòng)物的出現(xiàn)，是動(dòng)物發(fā)展史上一次質(zhì)的飛躍，它標(biāo)志著動(dòng)物界的演化發(fā)展已開(kāi)始由水生向陸生、由固著或漂浮生活向自由爬行生活過(guò)渡，因此在動(dòng)物的進(jìn)化中具有重要意義。由于渦蟲的再生能力特別強(qiáng)，因而又是研究細(xì)胞分化與去分化分子機(jī)理和動(dòng)物行為及染色體的好材料，一直是動(dòng)物界熱衷探索的研究領(lǐng)域。

標(biāo)本制作

取渦蟲橫切面玻片標(biāo)本置顯微鏡下觀察。渦蟲橫切面背面隆起，腹面扁平，為三胚層無(wú)體腔動(dòng)物。

外胚層為體壁最外一層排列緊密的柱狀上皮細(xì)胞，其間夾有的色深、條狀結(jié)構(gòu)為桿狀體，此外，還可以看到一些向里層（中胚層）深入的囊狀、含深色顆粒的單細(xì)胞腺及其通向體表的部分管道。轉(zhuǎn)高倍鏡觀察，可見(jiàn)腹面表皮細(xì)胞具有纖毛，表皮細(xì)胞的基底為一薄層基膜。

中胚層形成肌肉組織和實(shí)質(zhì)組織。鏡下可見(jiàn)緊貼基膜內(nèi)側(cè)底環(huán)肌，環(huán)肌內(nèi)側(cè)為縱肌，它們與表皮共同構(gòu)成體壁，即皮肌囊。此外，在橫切面的背腹體壁間還可見(jiàn)背腹肌纖維。在體壁與消化管之間充滿呈網(wǎng)狀、含有許多黃色小泡的結(jié)構(gòu)，為中胚層實(shí)質(zhì)組織，無(wú)體腔。

內(nèi)胚層切片中間，可見(jiàn)到幾個(gè)小空腔，即為腸腔，腸壁為單層柱狀上皮細(xì)胞，是內(nèi)胚層形成的消化管。

飼養(yǎng)方法

野外采回的渦蟲，可移入金魚缸或其他玻璃容器內(nèi)飼養(yǎng)。飼養(yǎng)缸必須很干凈，否則就會(huì)影響渦蟲正常生活，甚至?xí)鹚劳觥Ａ硗猓瑴u蟲有避光的習(xí)性，飼養(yǎng)缸要放在陰涼處，缸內(nèi)放些采集地帶回的小石塊。缸口蓋上一層紗布，以防蚊子等產(chǎn)卵。飼養(yǎng)水最好用井水，如用自來(lái)水，須放2－3天后才可使用。

渦蟲喜食易消化的動(dòng)物性食物，可用新鮮的動(dòng)物肝臟或煮熟蛋黃喂餌，也可喂少量魚蟲。一般每周飼食一次，可在換水前進(jìn)行。可把肝或蛋黃分成指甲大的小塊，投入缸底，渦蟲會(huì)很快地吸附其上，伸出咽取食。幾小時(shí)后，渦蟲的體色會(huì)有明顯的變化；喂肝時(shí)體色變深，喂蛋黃時(shí)體色變黃。

及時(shí)換新鮮水是飼養(yǎng)渦蟲的關(guān)鍵，在夏季尤為重要。換水時(shí)，用毛筆將渦蟲一一移入盛有清水的臨時(shí)容器里，把飼養(yǎng)缸內(nèi)的水倒掉，并刷洗干凈，再注入清水，最后將渦蟲移回。渦蟲對(duì)水質(zhì)很敏感，一旦飼養(yǎng)水開(kāi)始變質(zhì)，渦蟲就會(huì)離開(kāi)水底石塊，或浮上水面，或不安地游動(dòng)，這時(shí)應(yīng)立即換水。

科技應(yīng)用

渦蟲器官再生基因

英國(guó)諾丁漢大學(xué)的科學(xué)家對(duì)渦蟲身體部位的再生能力進(jìn)行了研究，這些部位包括頭部和大腦，有一天這項(xiàng)研究有可能會(huì)使老化或受損的人體器官和組織再生成為可能。諾丁漢大學(xué)生物學(xué)院的英國(guó)研究委員會(huì)成員阿齊茲·亞布巴克博士是這項(xiàng)研究的領(lǐng)導(dǎo)者，該研究顯示，一種被稱作“Smed-prep”的基因顯然是導(dǎo)致渦蟲的頭部和大腦適當(dāng)再生的基本要素。

渦蟲具有在被截?cái)嗪螅眢w部位再生的獨(dú)特能力，這些部位包括頭部和大腦。它們含有成熟干細(xì)胞，這些細(xì)胞經(jīng)常分裂，變成身體缺失的所有類型的細(xì)胞。該研究顯示，當(dāng)渦蟲的身體部位進(jìn)行再生時(shí)，是一套基因在控制這一過(guò)程，使它們?cè)谡_位置再生出大小、形狀和方位保持原狀的肢體。該研究成果發(fā)表在《公共科學(xué)圖書館·遺傳學(xué)》雜志上。

人體器官有望因渦蟲基因而再生

亞布巴克說(shuō)：“這些令人震驚的蠕蟲為我們觀察一種非常簡(jiǎn)單的動(dòng)物的組織再生能力提供了很好的機(jī)會(huì)，它們可再生的肢體范圍非常廣泛，而且再生起來(lái)相當(dāng)輕松。我們想弄明白成熟干細(xì)胞是如何幫助任何動(dòng)物形成和再生受損的或失掉的器官和組織的。了解其他動(dòng)物的再生能力，會(huì)給人類再生醫(yī)學(xué)研究帶來(lái)很大好處。”

他說(shuō)：“如果我們清楚組織在正常環(huán)境下再生時(shí)都發(fā)生了什么，我們就能構(gòu)想出安全取代人類由外傷或疾病導(dǎo)致受損的器官、組織和細(xì)胞的方法。例如，這對(duì)治療老年癡呆癥非常有價(jià)值。通過(guò)這種知識(shí)，我們還能評(píng)估出當(dāng)干細(xì)胞在正常再生過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)產(chǎn)生什么后果，例如血液干細(xì)胞出現(xiàn)問(wèn)題，可導(dǎo)致白血病。”

研究人員表示，Smed-prep是組成渦蟲頭部的細(xì)胞正確分化和定位的必要因素，也是確定頭部位置的關(guān)鍵。他們還發(fā)現(xiàn)，盡管Smed- prep的出現(xiàn)是導(dǎo)致頭部和大腦處于正確位置的決定因素，但是蠕蟲干細(xì)胞會(huì)在其他不相干的基因影響下，形成腦細(xì)胞。不過(guò)研究人員表示，即便如此，如果沒(méi)有 Smed-prep，這些細(xì)胞是無(wú)法自行組織起來(lái)，形成正常大腦的。

參與這項(xiàng)研究的研究生丹尼爾·菲利克斯說(shuō)：“從分子層面了解組織的改造和再生，對(duì)再生醫(yī)學(xué)的研究至關(guān)重要。渦蟲因其強(qiáng)大的再生能力而特別 出名，它們能在頭部被砍掉以后再生一個(gè)新的出來(lái)。通過(guò)Smed-prep的同源異位基因，我們確定了第一種對(duì)再生期間獲得上述結(jié)果和模式起關(guān)鍵作用的基因。這是一項(xiàng)振奮人心的研究項(xiàng)目，能參加這項(xiàng)研究，并把它作為我的論文課題，我感到非常幸運(yùn)。”

真渦蟲頭部可再生保留以前

記憶塔夫斯大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，真渦蟲不僅能再生一個(gè)頭，這個(gè)新頭還擁有以前的記憶。他們把這些斬首前的蠕蟲放在一個(gè)培養(yǎng)皿中訓(xùn)練它們尋找食物。它們的新頭重新長(zhǎng)出來(lái)時(shí)，這些蠕蟲依然能記住這些技能。真渦蟲有兩個(gè)探測(cè)強(qiáng)光的眼點(diǎn)。這些眼點(diǎn)扮演了光感受器的角色，有助于真渦蟲遠(yuǎn)離強(qiáng)光光源。生物學(xué)家訓(xùn)練這些蠕蟲尋找隱藏在一個(gè)照亮培養(yǎng)皿中心的食物，使它們克服對(duì)光的恐懼。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，真渦蟲不僅在頭被切掉后可以再生一個(gè)頭，而且這個(gè)再生的頭還含有和被砍掉的頭一樣的記憶。

通過(guò)分析它在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中用了多久找到食物，波士頓塔夫斯大學(xué)研究人員檢驗(yàn)了真渦蟲的記憶。他們訓(xùn)練這些黃色小蟲忽略實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的亮光，使它們?cè)诩凶⒁饬ο抡业绞澄铩＿@些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，即使真渦蟲被斬首，依然記得這個(gè)訓(xùn)練。這意味著這些蠕蟲必須經(jīng)過(guò)訓(xùn)練才能克服光的恐懼找到食物。

一旦它們學(xué)會(huì)這個(gè)技能，就被斬首。兩周后，也就是大多數(shù)真渦蟲重新長(zhǎng)出頭來(lái)的時(shí)候，科研組把這些蠕蟲放回培養(yǎng)皿中。這些科學(xué)家用視頻跟蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)，接受訓(xùn)練的真渦蟲比普通真渦蟲更快找到被亮光照射的食物。盡管它們?cè)诘谝淮螄L試中未能找到食物，但經(jīng)過(guò)一次訓(xùn)練后立即恢復(fù)以前學(xué)到的技能，將亮光忽略。它們的動(dòng)作比失去頭前沒(méi)有接受訓(xùn)練的斬首真渦蟲快得多。但研究人員尚不清楚這是怎么發(fā)生的以及發(fā)生這種事的原因。

他們的發(fā)現(xiàn)顯示，真渦蟲的記憶可能儲(chǔ)存在它們身體的其他部分中。這些研究人員提出的第二個(gè)理論是真渦蟲的舊腦為適應(yīng)光改變神經(jīng)系統(tǒng)，而神經(jīng)系統(tǒng)的這些變化在新腦長(zhǎng)出來(lái)時(shí)依然存在。科學(xué)家說(shuō)，還需進(jìn)行更多研究才能準(zhǔn)確了解真渦蟲是如何保留以前記憶的，但他們的發(fā)現(xiàn)可用作研究人類和其他動(dòng)物可能恢復(fù)記憶原因的起點(diǎn)。《實(shí)驗(yàn)生物學(xué)雜志》刊登了這項(xiàng)新研究。