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        關(guān)于草履蟲的運(yùn)動(dòng)與攝食觀察

        2018-11-29 21:37:13高赫一
        科技與創(chuàng)新 2018年11期

        高赫一

        (海南師范大學(xué),海南 ???570100)

        作為典型的單細(xì)胞生物,草履蟲同樣可以獨(dú)立完成生命活動(dòng)。通過(guò)對(duì)草履蟲運(yùn)動(dòng)、攝食等過(guò)程進(jìn)行觀察,則能更好地了解單細(xì)胞生物的生命活動(dòng)過(guò)程。但受顯微鏡視野限制,且草履蟲具有身體透明、運(yùn)動(dòng)迅速等特點(diǎn),所以在觀察草履蟲運(yùn)動(dòng)和攝食時(shí)較難獲得滿意的效果。因此,還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)草履蟲運(yùn)動(dòng)與攝食觀察方法的研究,以便更好地開展生理實(shí)驗(yàn)。

        1 草履蟲的運(yùn)動(dòng)觀察

        1.1 草履蟲的運(yùn)動(dòng)

        草履蟲的身體由單個(gè)細(xì)胞構(gòu)成,包含細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核等基本結(jié)構(gòu),需要利用分化出的細(xì)胞器完成一般動(dòng)物生活機(jī)能,比如運(yùn)動(dòng)、攝食等。在水中運(yùn)動(dòng)時(shí),草履蟲需要依靠全身密布的纖毛,通過(guò)纖毛有節(jié)奏的擺動(dòng)對(duì)蟲體形成推動(dòng)。所以,其身體表面的纖毛即為運(yùn)動(dòng)胞器,從表膜下的基體發(fā)出,其運(yùn)動(dòng)需要借助基部復(fù)雜的微管纖維網(wǎng)進(jìn)行纖毛的控制和協(xié)調(diào)。在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,纖毛將成一個(gè)角度從前向后滑動(dòng),以獲得較大推理。纖毛彎曲,則能由后向前恢復(fù)原本的位置。在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,纖毛呈波浪狀依次滑動(dòng),以減少身體受到的水阻力。從運(yùn)動(dòng)方式上來(lái)看,由于草履蟲口溝位置的纖毛比其他位置的纖毛要長(zhǎng),擺動(dòng)的力度更大,所以,草履蟲身體前端彎向反口側(cè),同時(shí)繞著左右軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在這種作用力下,草履蟲總是會(huì)沿著身上的長(zhǎng)軸向纖毛擺動(dòng)的反方向,采用螺旋式旋轉(zhuǎn)的方式向前運(yùn)動(dòng)。

        1.2 運(yùn)動(dòng)的觀察方法

        在觀察草履蟲運(yùn)動(dòng)時(shí)可以發(fā)現(xiàn),在培養(yǎng)液中,草履蟲運(yùn)動(dòng)速度較快。針對(duì)這種情況,還要通過(guò)限制其運(yùn)動(dòng)對(duì)其運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行觀察。通常的情況下,可以采用纖維阻攔法、化學(xué)試劑抑制法等措施。但是采用化學(xué)試劑抑制法容易導(dǎo)致草履蟲受到毒害,甚至出現(xiàn)解體死亡現(xiàn)象,所以,一般采用纖維阻攔法對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行觀察。在實(shí)踐操作中,需要使用盡可能薄的脫脂棉,并保障脫脂棉的厚度均勻,面積比蓋玻片小。在操作過(guò)程中,考慮到草履蟲為好氣性生物,夏天大多集聚在培養(yǎng)液上層,冬天則位于中下層,所以,還要結(jié)合氣候在草履蟲密集的位置進(jìn)行取樣。取樣量應(yīng)為1滴,將其滴在脫脂棉中央,從一側(cè)將蓋玻片蓋上,達(dá)到排除氣泡的目的。將載玻片放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,通過(guò)輕輕按壓使載玻片與蓋玻片的接觸更加緊密,然后可以利用放大鏡進(jìn)行觀察。在觀察的過(guò)程中,需要在棉花纖維間隙中尋找運(yùn)動(dòng)緩慢的草履蟲,然后對(duì)其運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行觀察。采用該種方法,可以觀察到草履蟲的避讓反應(yīng)。具體而言,就是在草履蟲遇到棉花纖維時(shí),會(huì)發(fā)生纖毛擺動(dòng)方向逆轉(zhuǎn)的情況,導(dǎo)致身體向后退小段距離,在改變方向后,纖毛將恢復(fù)原本的擺動(dòng)方向,促使草履蟲向前進(jìn)行試探運(yùn)動(dòng)。由于草履蟲在纖維之間,所以會(huì)重復(fù)這樣的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,直至找到適宜前進(jìn)方向。通過(guò)認(rèn)真觀察,則能了解草履蟲的運(yùn)動(dòng)方式。

        2 草履蟲的攝食觀察

        2.1 草履蟲的攝食

        從草履蟲的攝食方式來(lái)看,其主要依靠口溝進(jìn)行食物的攝取。在草履蟲的身體一側(cè)存在口溝,將從草履蟲的身體前端斜向后擴(kuò)展至腹面中部。在草履蟲全身纖毛擺動(dòng)的過(guò)程中,食物顆粒將隨著形成的水流進(jìn)入口溝,隨后將經(jīng)過(guò)胞口,達(dá)到管狀胞咽,在底部得到集合。之后,該位置將形成食物泡,從而進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。在胞內(nèi),食物泡將與溶酶體融合,實(shí)現(xiàn)消化,無(wú)法消化的食物殘?jiān)鼘⒔?jīng)過(guò)胞肛排出。在攝食的過(guò)程中,食物顆粒最初會(huì)集合成小泡,只有集合到一定程度才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)質(zhì)成為食物泡,整個(gè)過(guò)程需要10~15 min。

        2.2 攝食的觀察方法

        分析草履蟲的攝食過(guò)程可以發(fā)現(xiàn),為了使其盡快形成食物泡,還要提供足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)時(shí),可以取細(xì)顆粒玉米粉顆粒,利用飲用水調(diào)成稀糊狀,避免過(guò)稠或過(guò)密。取一滴滴在載玻片上,然后利用微吸管將草履蟲移入其中。為了減慢草履蟲的運(yùn)動(dòng),以便于觀察,需要在水滴中放入棉花絲,然后將蓋玻片壓緊,以減慢草履蟲運(yùn)動(dòng)速度。由于玉米面糊中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較多,可以觀察到草履蟲進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)顆粒攝入的過(guò)程。實(shí)際上,草履蟲體內(nèi)食物泡形成時(shí)間不僅與食物量有關(guān),也與水溫和本身生理狀態(tài)有關(guān)。在取樣時(shí),應(yīng)盡量選取個(gè)體大、活躍的草履蟲,以便獲得更好的攝食觀察效果。在觀察的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)將制備的臨時(shí)水裝片放在低倍顯微鏡下觀察,將草履蟲放置在視野中央。為了便于觀察,可以從載玻片一側(cè)滴入墨汁或中性紅。通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn),大小不同的食物泡將陸續(xù)產(chǎn)生,并遵循一定路線在蟲體內(nèi)移動(dòng),即先向后端運(yùn)動(dòng),然后向前端運(yùn)動(dòng),最后移向后端。加入中性紅,食物泡在移動(dòng)的過(guò)程中會(huì)發(fā)生顏色變化,從紅色變?yōu)槌燃t,然后變?yōu)樗{(lán)綠色、淡黃色,最終再次變?yōu)槌燃t。因?yàn)橹行约t為指示劑的一種,在酸環(huán)境下為紅色,在堿環(huán)境下為黃色。通過(guò)觀察顏色變化,可知草履蟲體內(nèi)的食物泡將先經(jīng)過(guò)酸性消化,然后得到堿性消化。由此可知,草履蟲攝入食物后,蟲體最初分泌的消化酶為酸性,之后分泌的為堿性。而能夠消化的食物將被細(xì)胞質(zhì)吸收,為草履蟲完成生理機(jī)能提供能量,無(wú)法消化的將被排出體外。值得注意的是,采用中性紅作為指示劑,需要經(jīng)過(guò)多次過(guò)濾,以免草履蟲因染料毒害發(fā)生解體死亡。在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方面,可以采用螺旋藻懸濁液。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,可以在載玻片的一側(cè)滴半滴螺旋藻懸濁液,然后進(jìn)行持續(xù)觀察;5~8 min后可以發(fā)現(xiàn),草履蟲口溝內(nèi)出現(xiàn)綠色螺旋藻,之后可以觀察到螺旋藻食物泡。經(jīng)過(guò)15 min,草履蟲體內(nèi)將產(chǎn)生大量食物泡。綠色食物泡在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)流動(dòng),可以為觀察整個(gè)攝食過(guò)程提供便利。

        3 結(jié)論

        在動(dòng)物界中,草履蟲為典型、原始和低等的單細(xì)胞動(dòng)物,大草履蟲的體長(zhǎng)能夠達(dá)到180~300 μm,有助于實(shí)現(xiàn)原生動(dòng)物形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察。但是想要實(shí)現(xiàn)對(duì)草履蟲整個(gè)生命活動(dòng)過(guò)程的觀察,還要通過(guò)限制其運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)草履蟲運(yùn)動(dòng)觀察,并通過(guò)提供大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)觀察其攝食過(guò)程。通過(guò)掌握草履蟲的運(yùn)動(dòng)和攝食觀察技巧,則能獲得較好的實(shí)驗(yàn)效果。

        [1] 楊其,楊艷華,劉慧敏,等.用螺旋藻粉代替酵母菌進(jìn)行草履蟲攝食及消化過(guò)程觀察[J].生物學(xué)通報(bào),2016,51(09):55,64.

        [2] 宇文延青,茍士正.草履蟲觀察技巧[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2016,14(02):22-23.

        [3] 王春喜,劉海濤.“觀察草履蟲的運(yùn)動(dòng)、取食和趨性”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].生物學(xué)通報(bào),2014,49(04):17-18,63.

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