假如你有一架顯微鏡,只要取一滴湖水,就可以看到一只只的“小草鞋”,像龍舟一樣在水面上奮力劃行。它們就是原生動物門纖毛綱的草履蟲。你如果仔細(xì)觀察,還可以看到別的原生動物,比如衣藻,它們是原生動物門另一個大家族鞭毛蟲綱的成員。
“小草鞋” 的“大家族”
什么叫做原生動物?這可說來話長。
很久很久以前,地球上生活的生物都只有一個細(xì)胞,它們叫做單細(xì)胞生物。很久很久是有多久呢?距今大約30多億年吧。后來,很多單細(xì)胞生物覺得獨自謀生太辛苦了,決定團(tuán)結(jié)起來。雖然失去了獨來獨往的自由,但是每個細(xì)胞各司其職,大家聚在一起力量壯大,生活得非常好。于是,在這場“找呀找呀找朋友”的游戲中,多細(xì)胞生物出現(xiàn)了。多細(xì)胞生物一直進(jìn)化啊進(jìn)化,其中有一種成為了今天的人類。
但是也有一些“倔強(qiáng)”的生物,寧愿繼續(xù)孤單,也不愿意找“朋友”搭伙。所以直到今天,它們依舊是單細(xì)胞生物。單細(xì)胞生物可不止是細(xì)菌、酵母菌等微生物,還包括原生動物,比如會引起瘧疾的瘧原蟲,引起痢疾的阿米巴原蟲,以及引發(fā)非洲睡眠病的布氏錐蟲等。不要誤會,原生動物不都是壞家伙,也有很多熱愛和平,對人體無害的小家伙,例如我們一開始提到的那兩位,草履蟲和衣藻。
“小草鞋”奮斗記
自然界沒有因為原生動物堅持獨立自主,而對它們有任何照顧,它們同樣要面對嚴(yán)酷的生存競爭,于是它們每一個都盡可能地成為全能冠軍。
就拿運動來說吧!原生動物雖然只有一個細(xì)胞,但也需要運動,可是它們沒有胳膊,沒有腿,沒有翅膀,也沒有蛇那樣的骨骼肌肉,怎樣運動呢?
草履蟲除了長得像草鞋外,還有一個最重要的特征,就是身體(就是它的細(xì)胞)周邊長滿了如單排防護(hù)林般的纖毛,這就是它們的“船槳”。最開始,纖毛向外伸長,從前向后快速移動,之后,這批纖毛彎曲收縮,由后向前恢復(fù)到原來的位置,好像龍舟手揮舞著船槳一樣。循環(huán)往復(fù)中,草履蟲就像一條條小“龍舟”,在水中游動起來了。
草履蟲等纖毛蟲是原生動物里的運動健將。相比之下,另一種原生動物鞭毛蟲就自愧不如了。鞭毛蟲伸出一根、兩根或者數(shù)根長長的鞭毛,猶如長錯了方向的長尾巴。它們就靠著鞭毛打水或者擺動,驅(qū)使身體在水中運動,好像在“游泳”一樣。龍舟快還是游泳快?當(dāng)然是龍舟快??恐蝗w毛“船槳”,草履蟲等纖毛蟲要比鞭毛蟲們的運動速度快了2~10倍。
發(fā)人深思的“小草鞋”
不過,草履蟲和真正的龍舟相比還是有缺陷的。賽龍舟的時候,兩排劃槳手的動作基本是對稱地同步進(jìn)行,因此,龍舟會平直地向前挺進(jìn)。而草履蟲運動的時候,纖毛則是非對稱地擺動,所以草履蟲在運動時,身體是旋轉(zhuǎn)著前進(jìn)的。這會不會把草履蟲轉(zhuǎn)暈乎了,以致撞上“南墻”?
事實上,當(dāng)草履蟲遇到障礙物的時候,纖毛擺動的方向會反轉(zhuǎn)過來,先向后游一會兒,繞開障礙物,再向前游??茖W(xué)家在實驗中也發(fā)現(xiàn),用針刺草履蟲的前端,假裝告訴草履蟲前面有危險,草履蟲就會纖毛反轉(zhuǎn),向后倒退,然后轉(zhuǎn)身離開了。之后他們用針刺草履蟲的后端,假裝告訴草履蟲后面有危險,草履蟲則加快了纖毛擺動的速度,奮力向前游,以期盡快擺脫危險??茖W(xué)家們對此產(chǎn)生濃厚的興趣,他們做了很多實驗去探索背后的原理。
一個原生動物的運動,竟然有這么多的奧妙,真是出乎我們的意料。那么我們平時看似簡單的一些動作,比如走路、前進(jìn)、后退、拐彎,里面又有多少科學(xué)原理呢?水中的小小龍舟選手草履蟲,其實是個不簡單的家伙呀!