異渦蟲

異渦蟲

兩側對稱動物的原始品種
異渦蟲多見于海底冷泉、熱液噴口及鲸魚屍體上,屬兩側對稱動物的原始品種[1]。生活在海底水下40-100米的軟泥中,喜歡在深海寒冷地帶、熱液噴口、以及鲸魚屍體邊出現。它沒有眼睛、大腦、腮或腸,隻有一個小口用作進食及排洩。科學家認為,研究異渦蟲有助了解動物腸髒、大腦及腎等器官如何進化。
  • 中文名:
  • 拉丁學名:Xenoturbella
  • 别名:
  • 界:動物界
  • 門:異渦動物亞門
  • 亞門:
  • 綱:
  • 亞綱:
  • 目:
  • 亞目:
  • 科:異渦蟲科
  • 亞科:
  • 族:
  • 屬:兩側對稱動物
  • 亞屬:
  • 種:
  • 亞種:
  • 分布區域:深海寒冷地帶、熱液噴口、以及鲸魚屍體邊
  • 命名者及年代:Sixten Bock,1949年
  • 保護級别:
  • 中文學名:異渦蟲
  • 分布:瑞典、蘇格蘭、冰島和挪威的深海
  • 體征:長4-20厘米,外形如襪子

研究曆史

這種生物最早由Sixten Bock發現,在1949年由Einar Westblad報道。據香港《文彙報》報道,科學家1949年在瑞典海底首次發現外形酷似紫色襪子的生物,命名為“異渦蟲”(Xenoturbella),它沒有眼睛、大腦或腸,隻有一個小口用作進食及排洩。不過,那時它被認為是一種原始的渦蟲。

1950年代,人們于瑞典近海發現一種平坦而又略帶一點桃色的蠕蟲形生物。根據周三發表的研究報告,這種蠕蟲形的異渦蟲(Xenoturbella)物種已很難被放到動物王國中的高層級,而是被釘在了“進化樹的底部附近”。其中有些看起來像桃色的襪子,而另一項發現已被戲稱為“異渦蟲油條”(Xenoturbella churro)。這類不同尋常的物種,可以從扁形蟲(flatworms)數到軟體動物(mollusks)。這種生物看起來很像是被人類遺棄的衣物(桃色的襪子)或油炸糕點。這項針對深海物種的研究報告,已經發表在出版的《自然》(Nature)期刊上。

此後也有研究認為這是一種軟體動物,不過它的成體卻與軟體動物有極大的差異。直到2003年根據DNA研究的結果,異渦蟲被确認為一類獨立的後口動物,并确認其主要以軟體動物的卵為食物。經過更加詳細的研究後,異渦蟲被分在後口動物。Bourlat et al.,2006年建立了僅有異渦蟲的異渦動物門。後來,有學者研究認為異渦動物門和無腔動物門Acoelmorpha合為一支,而與後口動物另外兩大分支棘皮動物和半索動物臨近。

在MBARI研究所的一篇最新論文中,研究者們使用深海遙控觀測工具,在太平洋深海發現4種新異渦蟲品種。異渦蟲多見于海底冷泉、熱液噴口及鲸魚屍體上,以食附近的蛤蜊或其他軟體動物為生。最深處發現于加州海灣3700米一處熱液噴口,最長者達到20cm,它們形狀酷似紫色襪子。研究員基于1200組不同基因進行分析,得出結論異渦蟲屬兩側對稱動物的原始品種,它們有嘴巴,卻沒有大腦、眼睛、消化器官以及肛門等,整個身體呈扁平狀,可能是人類或至少是人類祖先的近親。該研究成果已于2015年2月4日發表于Nature。

分布區域

異渦蟲是一類生活在海底後口動物,分布于波羅的海水域水下40-100米的軟泥中。異渦動物門下僅有1屬2種,Xenoturbella bockiXenoturbella westbladi,長度從4-20厘米,在瑞典、蘇格蘭、冰島和挪威的附近海域和意大利亞得裡亞海有發現。

解剖特征

外形特征

以X.bocki為例,黃白色,體長2-3cm,寬約5mm,身體呈兩側對稱,不規則或扁平。頭端兩側具有感覺溝。軀幹中部具有一個環帶。口位于腹側中央位置,無肛門。身體結構簡單,缺乏腦神經節、消化道、排洩系統和獨立的性腺等器官和組織。由外到内,依次為上皮組織,上皮神經叢,發達的基膜,環肌和縱肌,實質組織,腸道細胞,腸腔。

細胞結構

異渦蟲體壁由表皮細胞、兩種腺細胞和一些神經細胞組成。體壁下缺乏細胞外基質構成的基膜結構。

異渦蟲表皮主要有兩種細胞組成:多纖毛上皮細胞和無纖毛或單線毛腺細胞組成,一般觀察不到色素細胞。纖毛上皮細胞基部為神經末梢。纖毛軸為經典的9+2模式,但末梢形成特殊的狹窄的篩狀結構,其他動物中,這一結構僅在無腸目和紐渦蟲目出現。

腺體主要分布于上皮中,有兩種,一種為粘液細胞,嗜酸性;另一種為漿液細胞嗜堿性。

神經系統

成體異渦蟲神經系統非常簡單,為上皮内神經叢,未出現頭部腦神經節等結構,而是呈一種擴散神經系統。這與無腸目和紐渦蟲目很多種類上皮内神經叢很相似。

肌肉系統

出現了中胚層來源的肌肉系統。

位于在上皮下的基膜内側。呈現為外環肌,内層為厚的縱肌,兩層肌肉相互垂直的模式。與無腸目、紐渦蟲目相似,但後兩者出現了斜肌。

細胞外基質

異渦蟲具有獨特而高度發達的細胞外基質,由纖連蛋白、膠原蛋白VI和層連蛋白組分在皮下形成了一層皮下基膜複合體subepidermal membrane complex(SMC)和腸道細胞基膜。基膜複合體為細胞外基質的主要部分。其内外兩側為限制性的基底層,中間為細纖層(filamentous layer),但缺乏網闆。外側的基底層位于皮下,内側的基底層與體壁的環肌細胞相平行。這一構成方式與脊椎動物肌肉組織外層的透明闆很相似。

實質組織

在肌肉組織和腸道上皮之間為一層較稀少的實質組織。

生殖系統

異渦蟲雌雄同體,生殖系統不發達。無明顯的交配器官。與無腸目很相似。

兩種異渦蟲的雌性個體無卵巢、卵黃腺等結構,為内卵黃卵,雄性個體缺乏精巢等結構,僅為圍繞腸道的一層雄性生殖細胞。未成熟的卵母細胞和精母細胞離散分布于腸道細胞間或腸道細胞與基膜之間的實質組織中。

消化系統

成體的消化系統非常簡單。包括腸道細胞和1個位于腹側的腸道開口,無咽,也不具有肛門。與無腸目非常相似。

研究意義

斯克利普斯海洋生物學家兼第一作者Greg Rouse表示:“這項研究對我們如何理解動物的演化有深遠的意義”。

通過對異渦蟲進行研究,有助了解動物腸髒、大腦及腎等器官的進化過程,對生物進化學領域有着極為廣泛的意義。

異渦蟲是研究後生動物早期演化的良好材料。利用組織學和強大的分子生物學技術研究異渦蟲以及其他相近類群無腸目,可以有助于了解後口動物的早期分化和許多基因演化等問題。

目前,争論最激烈的問題是異渦蟲如何進行胚胎發育。但是這類動物有性生殖較少出現,且無法在實驗室下完成胚胎發育,這些障礙可能在未來較長時間制約着異渦蟲發育生物學研究。然而反觀與之相近的無腸目類群,除了分子生物學研究和胚胎發育研究,無腸目還可以進行再生和幹細胞研究,并已取得很多成果。異渦蟲和無腸目很多的解剖學特征相似。而且,現有報道異渦蟲可以發生斷裂,因而,異渦蟲很可能具有與無腸目相似的強大的再生潛能。

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