渦蟲

渦蟲，是三腸目渦蟲科真渦蟲屬?扁形動物?。渦蟲身體柔軟扁平，兩側(cè)對稱，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，頭部背面有兩個黑色眼點(diǎn)，無肛門；身體腹面密生纖毛，依靠纖毛和肌肉的運(yùn)動能使渦蟲在物體上作游泳狀爬行。因其擺動時激水呈渦狀，故名。

渦蟲分布于中國林縣、嵩縣、信陽等地，喜棲息在陰涼淡水溪流中，常隱蔽在水底的石塊或樹葉下。渦蟲為食肉性動物，以小型水生動物為食，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 5.2億年。渦蟲還是生物教學(xué)中常用的動物實(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，而且這種再生能無限地進(jìn)行下去。渦蟲無限再生壽命機(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2毫米至10厘米不等，體扁且對稱，具單眼點(diǎn)和嗅覺器官。通過擺動體表纖毛在水中滑行。咽管長，可收縮，食無脊椎動物。

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，可見渦蟲逐漸麻醉，在體視顯微鏡下觀察，可見有一管狀結(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，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。此時有破碎組織外溢。置低倍鏡下觀察，可見蟲體兩側(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，可見閃爍處有細(xì)管道分支，其中有液體不停地定向流動。流動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)，頭部有一對腦神經(jīng)節(jié)，由此分出一對腹神經(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，可見體前有一對神經(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對輸精管，輸精管在咽兩側(cè)膨大成儲精囊；儲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?？梢姕u蟲體扁長，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，有時具觸須。尾尖。口在腹面后側(cè)，常在近體后1/3處。無體腔。咽可從口內(nèi)伸出，咽下接腸，腸為盲管。體長一般約3～15公厘(0.1～0.6寸)，有的超過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，夜出取食原生動物、小螺和蠕蟲。雌雄同體。生殖器在初秋開始發(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。有些種在產(chǎn)卵繭后身體一分為二，每一半又長成新個體。微口渦蟲屬(Microstomum)的尾端能長出新個體，稱為芽，能附在母體上一段時間，有時3或4個芽組成鏈狀。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，體呈樹葉形，背腹扁平，腹面密生纖毛，可爬行。全體淡褐色，長10余毫米。頭呈三角形，背側(cè)有1對黑色眼點(diǎn)，兩側(cè)各有一耳突，為嗅覺器官。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)?，仍由口排出。無肛門。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，生殖器官復(fù)雜，生殖孔位于口后。生殖時，二渦蟲尾端一段腹面相貼在一起，生殖孔相對，互相交換精子。卵在體內(nèi)受精，數(shù)個受精卵和卵黃（營養(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

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

世界上已發(fā)現(xiàn)近400種，我國記錄7種，以日本三角渦蟲（Dugesiajaponica）分布最廣，這也是亞洲東部常見的一種。且日本三角渦蟲在我國分布極其廣泛，從臺灣、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；無腸目（Acoela）無腸；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，最長的可達(dá)1尺。

淡水渦蟲

淡水渦蟲體多細(xì)長、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)往住伸出長短不一的耳突，頭部背面有2個黑色的眼點(diǎn)，有的種類限點(diǎn)多達(dá)數(shù)百個，生活于洞穴中的種類眼點(diǎn)退化或消失?？谖挥诟姑娼w后咽，為肌肉質(zhì)長管狀，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，使其能在物體上作游泳狀爬行。渦蟲對食物是正向反應(yīng)、對光線的刺激是避強(qiáng)光、就弱光、夜間活動強(qiáng)于白晝。渦蟲的生殖有兩種方式。其中無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。分裂時蟲體后端粘附于底鉤上，前端向前移動，直到蟲體斷裂為兩半，然后各自再生出失去的一半，形成2個新個體。一些小型渦蟲，經(jīng)數(shù)次分裂后新個體并不立即分開，彼此相連形成蟲體鏈，當(dāng)幼體生長到一定程度后，再彼此分離營獨(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，也不喜歡陽光。它常隱蔽在水底的石塊或樹葉下面，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，注入池塘再流出不遠(yuǎn)的下游，翻開溪底的石塊或樹葉，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物肝臟作誘餌，用石塊將誘餌壓在有渦蟲生活的溪流中。過幾小時后再檢查，往往會見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)對稱、三胚層的動物，扁形動物的出現(xiàn)，是動物發(fā)展史上一次質(zhì)的飛躍，它標(biāo)志著動物界的演化發(fā)展已開始由水生向陸生、由固著或漂浮生活向自由爬行生活過渡，因此在動物的進(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)理和動物行為及染色體的好材料，一直是動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，為三胚層無體腔動物。

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，無體腔。

內(nèi)胚層切片中間，可見到幾個小空腔，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，否則就會影響渦蟲正常生活，甚至?xí)鹚劳?。另外，渦蟲有避光的習(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，如用自來水，須放2－3天后才可使用。

渦蟲喜食易消化的動物性食物，可用新鮮的動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?？砂迅位虻包S分成指甲大的小塊，投入缸底，渦蟲會很快地吸附其上，伸出咽取食。幾小時后，渦蟲的體色會有明顯的變化；喂肝時體色變深，喂蛋黃時體色變黃。

及時換新鮮水是飼養(yǎng)渦蟲的關(guān)鍵，在夏季尤為重要。換水時，用毛筆將渦蟲一一移入盛有清水的臨時容器里，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。渦蟲對水質(zhì)很敏感，一旦飼養(yǎng)水開始變質(zhì)，渦蟲就會離開水底石塊，或浮上水面，或不安地游動，這時應(yīng)立即換水。

科技應(yīng)用

渦蟲器官再生基因

英國諾丁漢大學(xué)的科學(xué)家對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)院的英國研究委員會成員阿齊茲·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?，身體部位再生的獨(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，是一套基因在控制這一過程，使它們在正確位置再生出大小、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：“這些令人震驚的蠕蟲為我們觀察一種非常簡單的動物的組織再生能力提供了很好的機(jī)會，它們可再生的肢體范圍非常廣泛，而且再生起來相當(dāng)輕松。我們想弄明白成熟干細(xì)胞是如何幫助任何動物形成和再生受損的或失掉的器官和組織的。了解其他動物的再生能力，會給人類再生醫(yī)學(xué)研究帶來很大好處。”

他說：“如果我們清楚組織在正常環(huán)境下再生時都發(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，這對治療老年癡呆癥非常有價(jià)值。通過這種知識，我們還能評估出當(dāng)干細(xì)胞在正常再生過程中出現(xiàn)錯誤，會產(chǎn)生什么后果，例如血液干細(xì)胞出現(xiàn)問題，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)胞會在其他不相干的基因影響下，形成腦細(xì)胞。不過研究人員表示，即便如此，如果沒有 Smed-prep，這些細(xì)胞是無法自行組織起來，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：“從分子層面了解組織的改造和再生，對再生醫(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新的出來。通過Smed-prep的同源異位基因，我們確定了第一種對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)?！?/span>

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頭，這個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培養(yǎng)皿中訓(xùn)練它們尋找食物。它們的新頭重新長出來時，這些蠕蟲依然能記住這些技能。真渦蟲有兩個探測強(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照亮培養(yǎng)皿中心的食物，使它們克服對光的恐懼?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，真渦蟲不僅在頭被切掉后可以再生一個頭，而且這個再生的頭還含有和被砍掉的頭一樣的記憶。

通過分析它在一個實(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，使它們在集中注意力下找到食物。這些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，即使真渦蟲被斬首，依然記得這個訓(xùn)練。這意味著這些蠕蟲必須經(jīng)過訓(xùn)練才能克服光的恐懼找到食物。

一旦它們學(xué)會這個技能，就被斬首。兩周后，也就是大多數(shù)真渦蟲重新長出頭來的時候，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。盡管它們在第一次嘗試中未能找到食物，但經(jīng)過一次訓(xùn)練后立即恢復(fù)以前學(xué)到的技能，將亮光忽略。它們的動作比失去頭前沒有接受訓(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存在它們身體的其他部分中。這些研究人員提出的第二個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出來時依然存在?？茖W(xué)家說，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。