第二章 原索动物(Protochordata)
脊索动物门中的前两个亚门——尾索动物亚门和头索动物亚门,属于低等脊索动物,又总称为原索动物。
第一节 尾索动物亚门(Urochordata)
本亚门包括海鞘(Ascidia)、柄海鞘(Styela)等约2000多种单体或群体生活的海产动物。体形由肉眼刚能看出到身体直径达30cm,具有特殊的生活方式和体制结构。少数种类终生营自由游泳生活,大多数种类只在幼体期营自由游泳生活,尾部有脊索的结构(故称为尾索动物),经过变态发育为成体后,即营固着的生活方式,尾部连同其中的脊索随即消失。
尾索动物又称被囊动物(Tunicata),这是由于这类动物体外被有一层特殊的被囊(tunic)。被囊是由一种化学性质近似于植物纤维素的被囊素(tunicine)所构成,这种结构在动物界几乎是唯一的情况,仅见于尾索动物和少数原生动物。
尾索动物一般为雌雄同体的,但同一个体的精子与卵子并不同时成熟,所以通常不能自体受精。生殖方式既有无性生殖以出芽的形式形成群体,也有有性生殖和世代交替现象。
早在2000多年前,亚里斯多德(Aristotle,公元前384—公元前322年)就曾描述过海鞘,称之为“Tethyum”(希腊字,海鞘的意思),其后很长时期一直把它归属于无脊椎动物。居维叶(Cuvier)给这一类命名为被囊动物门(Tunicata),列在放射动物门(Radiata)和蠕虫门(Vermes)之间,其后又有人将它列为软体动物。直至1866年俄国胚胎学家柯瓦列夫斯基研究了海鞘的胚胎发育,才正确地阐明了它的分类地位:海鞘不是无脊椎动物,而是和文昌鱼相近的低等脊索动物。
一、海鞘的幼体及变态过程精英主板
患者身份识别制度 只有通过海鞘的幼体才能了解它的脊索动物的特点,因此,我们首先了解幼体和其变态过程,然后再介绍成体。
海鞘的受精卵经卵裂依次形成囊胚、原肠胚和神经胚,然后孵化成外形似蝌蚪、在水中自由游泳的幼体。幼体体长1—5mm,具有肌肉质的侧扁长尾,在尾内有典型的脊索。脊索背侧有中空的背神经管,神经管前部膨大形成脑泡,并具有含色素的眼与平衡器。具有完全的消化道,有口、膨大的咽、内柱、肠和肛门,在咽壁上穿孔形成鳃裂。这样,海鞘的幼体就具备了脊索动物的三大主要特征:脊索、背神经管和鳃裂。此外,心脏的位置也和
李聃其他脊索动物一样,位于身体的腹侧。
幼体的这种自由生活状态只能持续几小时乃至一天,即以身体前部的附着突起吸附在水中物体上,并开始其逆行变态(retrograde metamorphosis)(图2-1):尾部连同其内的脊索逐渐被吸收而消失;神经管逐渐缩小,仅残留成为一个神经节;感觉器官则完全消失;反之,咽部扩大,鳃裂数目大大增加,并形成了围绕咽部的围鳃腔;口孔与泄殖孔的位置由背侧转向和吸附端相对的顶端(这是由于口孔和附着突起之间增长特别快,而背侧其他部位生长滞缓,其结果使身体各部位的相对位置起了变化)。随后,在体外分泌出了一层具有保护身体作用的厚被囊。于是,营固着生活的海鞘成体便这样成长起来。
二、海鞘成体的结构
(一)外形 成体海鞘的身体象一个椭圆形的囊袋,顶端的一孔是入水管孔(incurrent siphon),稍侧面较低处另有一孔名出水管孔(excurrent siphon)。水流带着食物和氧由入水管孔进入体内,废物和由鳃裂流出的水流由出水管孔排出。身体基部固着在海底岩石、贝壳、船底、船帮等物体上。我国沿海常见的柄海鞘(Styela)(图2-2猪肚怎么做才好吃),基部呈长柄状。从海鞘的发生来看,出水管孔位于背方,因此相反的一面便是腹侧。如果将不溶于水的带色颗粒饲喂海鞘,则可以看出这些颗粒随水流不断地进入入水管孔,同时水也不停地由出水管孔流出。如果用手触或用化学药品刺激海鞘,可见它猛然收缩,体内的水可从两孔猛力射出。除去刺激因素后,海鞘逐渐放松,水管孔重新开放。
(二)被囊与外套膜 体壁的最外层为厚而粗糙的被囊,呈棕褐色。被囊是由半透明的基质构成,其间散布有零星的细胞。基质是外胚层上皮的分泌物,但基质内的细胞不仅有外胚层细胞,而且还有中胚层细胞,后者穿过外胚层而游离在基质中。
剥去被囊,即可见其内有一层软的外套膜(mantle)。外套膜是由外胚层和中胚层的肌肉纤维及结缔组织构成,仅在入水管孔与出水管孔边缘处与被囊相愈合。
再剥开外套膜,其内的腔并非体腔,而是围绕咽部的围鳃腔(atrial cavity)(图2-3),
该腔以出水管孔通体外。围鳃腔在发生上,是由身体表面陷入内部的空腔,因此围鳃腔的衬里,来自外胚层(参见文昌鱼围鳃腔的形成,23页)。这样,在咽部的水流穿过鳃裂,汇集入围鳃腔,再经出水管孔排出体外。
(三)消化与呼吸系统 入水管孔的底部有口,口向内为宽大的咽,咽壁为大量的鳃裂所贯穿。咽以下为短的食道,下接膨大的囊状胃,胃下接略呈弯曲的肠;胃和肠位于围鳃腔
什么食物热量高的外面。肠末端的肛门位于出水管孔的下方,开口于围鳃腔内。海鞘营固着生活,不能主动地去捕获食物,而是依靠水流带进食物。适应这种被动的营养方式,在消化器官内有特殊的构造一一内柱(endostyle)。内柱为咽壁里面腹侧中央处的一条纵沟,具腺细胞和纤毛细胞。腺细胞分泌粘液,可以将进入咽中的食物小颗粒粘成食物团;纤毛细胞的纤毛可以摆动,使水流作定向流动。和内柱相对,即在咽的背面也有一条膜状纵褶,称背板(dorsal lamina),或称咽上沟(epipharyngeal groove)。内柱与背板在咽前端以围咽沟(peripharyngeal groove)相连。由于内柱纤毛的摆动,使食物团前行经围咽沟,沿背板后行而入食道,再进入胃、肠进行消化。不能消化的残渣即由肛门排至围鳃腔,随水流经出水管孔排出体外。
呼吸作用是依靠含有氧气的水流经鳃裂时完成。在鳃裂周围的咽壁上具有丰富的血管,当水流经鳃裂时,水中的氧即进入血管中血液内,而血液中的二氧化碳即排出到水中,最后水由围鳃腔经出水管孔排出体外。
(四)循环系统 心脏位于身体腹面靠近胃的围心腔内(属于体腔的一部分)。由心脏前端发出一条粗血管,称鳃血管,分布于鳃裂间的咽壁上;由心脏后端发出另一条大血管,
林黛玉人物简介称肠血管(或内脏血管),分布到胃、肠等内脏器官。这些血管一再分支后即流入血窦,即各器官的组织间。血窦并没有真正的血管壁,因此,海鞘的血液循环属于开管式的。
海鞘循环系统的最大特点是血液不沿固定的方向流动,而是定期地改变方向。如将活的幼海鞘放在海水槽内,在实体显微镜下观看,则可见心脏由一端开始搏动,好象连续的波纹,逐渐由左端传到右端,经数秒钟的停息,再开始反方向的收缩。这样,同一条血管轮流充当动脉和静脉。这种独特的血液循环方式在动物界是很少见的。心脏缺少瓣膜。血液中的血浆无色,血细胞无色或带有红、绿、蓝等颜色的色素。
(五)神经系统和感觉器官 海鞘成体由于营固着的生活方式,神经系统及感官都很退化,和典型脊索动物完全不同。神经中枢退化成为一个神经节,位于入水管孔与出水管孔之间的外套膜上。由神经节发出若干神经分支,分布到身体的其他部分。海鞘没有集中的感觉器官,仅在触手、外套膜、入水管孔及出水管孔等处有分散的感觉细胞。
在神经节的腹面有一腺体,称脑下腺(subneural gland),其输出管以一带纤毛的漏斗开口于咽内(图2-4),其作用尚不确知。从其位置和其发生上的双重来源(一部分来源于脑的底部,另一部分来源于咽部)来看,可以认作与脊椎动物的脑下垂体有同源关系。
风铃的制作方法(六)泄殖系统 海鞘无集中的排泄器官,只在肠的弯曲处堆积有一团小的尿泡,其中装满了结晶的尿酸颗粒,排泄物进入围鳃腔,借水流排出体外。
海鞘为雌雄同体,但卵子和精子不是同时成熟,故不能自体受精。海鞘(近义词组成的词语Ascidia)的精巢和卵巢紧合在一起,位于胃的附近,生殖管道和肠管后部并行,生殖孔紧挨着肛门,开口于围鳃腔内。柄海鞘生殖腺的形状和位置均有所不同。精巢大,呈分支状;卵巢小,呈圆球形,均位于外套膜的内层。成熟的卵子和随水流带入围鳃腔的另一个体的精子相遇,在围鳃腔内进行受精。受精卵再通过出水管孔排出体外,在海水中进行发育。
三、尾索动物亚门的分类
本亚门分为三个纲:
(一)尾海鞘纲(Appendiculariae)是本亚门中最原始的一纲。它们是一些飘浮在海面上营自由游泳生活的种类。体长不超过5mm,形如蝌蚪,终生保留着细长的尾和脊索,其结构与海鞘幼体大致相似,即一生都停留在幼体阶段(neotonous),不再经过变态向固着生活特化,故本纲又名幼态纲(Larvacea)。鳃裂只有一对,无围鳃腔和外套膜,故肛门和鳃裂直接开口体外。雌雄同体,全是有性生殖。每一个体由表皮分泌一种胶质透明的囊,包裹身体,形成特殊的“住室”。住室有入水孔和出水孔,相当于海鞘的被囊,但其住室很大,尾海鞘可以在其中自由活动,借尾的摆动造成水流,以网捕食物。住室是临时性的,一天数次由旧室迁出,出来后在一小时内即由表皮分泌胶状物再形成新居。例如:尾海鞘(Appendicularia)、住囊虫(Oikopleura)(图2-5)。
(二)海鞘纲(Ascidiacea)大多数尾索动物均属本纲。单体或群体。成体多营固着生活,有厚的被囊,幼体有尾营自由生活,有变态。外套膜上肌肉纤维分散,不成环带状。咽壁上鳃裂数目多。本纲可分为单海鞘目和复海鞘目。