本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点

钙质虫Placocysta jurassica的雕刻硅质外壳,由许多独立的装甲板组成。 然而,Placocysta 已经离开了这个领域。 图片来源: DALINDA BOURAOUI Wikimedia (CC BY-SA 3.0)
在每一撮土壤中,都有许多带壳的小型变形虫,像微小的软体动物一样爬行,背负着它们的家,触手抓住猎物。
这就是人类从未见过的众多狂野王国之一,因为它存在于我们的视野之外,但这个王国尤其晦涩且未被赏识。 这些生物所属的一个群体,钙质虫纲,可能从未被任何非原生生物学家(研究具有称为细胞核的DNA存储隔间的微生物的人,就像我们一样)的人听说过。
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然而,这些小生物不仅令人赏心悦目,而且由于它们的饮食,它们是重要的生态推动者。 它们捕食细菌和古菌,地球上最微小和最丰富的生命(除非你算上病毒)。
现在,哥本哈根大学和伦敦自然历史博物馆的一个科学家团队对附近森林的土壤进行了分子筛选,保守地揭示,土壤中钙质虫纲的“物种”数量至少是先前描述的四倍,甚至可能更多。 在仅半克土壤的四个样本中,他们每个样本中发现了超过 1000 个物种。他们将自己的发现描述为“大量迄今未知的多样性”的证据。
我认为为了纪念这一发现,值得对钙质虫纲的世界进行一次简短的游览。 但在我们开始之前,如果您像我一样是生物多样性的鉴赏家,在您完成这篇文章后,您必须浏览Penard 实验室网页上的钙质虫纲和其他变形虫图库,Penard 实验室是柏林的一个私人原生生物学实验室,我在下面的链接中借鉴了他们的工作。 这些小生物及其网站上的许多其他生物,其复杂性、形态多样性和美丽程度都令人叹为观止。
钙质虫纲是一群主要由单细胞生物组成的群体,它们带有长长的触手。 它们以与水母收获浮游生物非常相似的方式用这些触手诱捕细菌。 这些触手被称为“丝状伪足”(filopods)(filose 和伪足的混成词),有时丝状伪足相互连接形成网络——等待诱捕细菌的绊线网(您可以在此页面上看到许多美丽的丝状陷阱示例,周围环绕着香肠状细菌。)
有些配备了刺。 许多但并非所有都有外壳。 有些用精密制作的二氧化硅鳞片或纽扣建造外壳,看起来像是从斯堪的纳维亚设计杂志的页面中跳出来的一样。 甚至有一个用多层穿孔硅质珍珠覆盖自己。 要了解我的意思,请仔细阅读此页面。 如果您只看这篇文章链接到的一组照片,那就是这一组。

这个拟棒壳虫的外壳看起来像某种外星头盔或装饰性棉签套。 这种小微生物的丝状伪足会从孔中伸出。 图片来源:NEON_ja Wikimedia
(CC BY-SA 2.5)
少数用垃圾碎片(如硅藻壳和其他漂浮物)覆盖它们的外壳,非常像称为缀壳螺的软体动物所做的那样。(请参阅此页面上的最后五张照片)
其他钙质虫纲完全没有外壳。 吸血虫,顾名思义,刺穿藻类宿主的细胞并吸取其重要液体。 它们因稳定摄入叶绿体而变成绿色,然后变成橙色。

无壳钙质虫Vampyrella lateritia。 图片来源:GIUSEPPE VAGO Flickr (CC BY 2.0)
另一种称为Leptophrys的钙质虫纲吞食像硅藻这样的猎物。 完成此操作后,Leptophrys将其整个身体转化为消化囊肿。 这些囊肿通常是内部所含食物的镜像,就像一条吞下兔子的蛇。 新的Leptophrys变形虫稍后通过它们在侧面钻孔从这些囊肿中逃脱(请参阅此处的最后八张照片)。
一些钙质虫纲是太阳虫,这是一个纯粹描述性的术语,用于描述任何带有由称为微管的杆状物加固的丝状伪足的原生生物。 这使它们具有辐射太阳的外观,因此得名“太阳动物”。 一些太阳虫还进一步——而且非常漂亮地——包裹在长柄上带有装饰性外壳的外壳中(请参阅此页面上的前三张照片。)
最后,钙质虫纲还包括被称为Viridiraptor(藻类猛禽)的裸露小变形虫。 名副其实,它们入侵更大的藻类细胞,并将主人从房屋和家中吃掉,就像寄生蜂幼虫对昆虫所做的那样(你真的必须看看这些图片,特别是顶部的藻类细胞被一群钙质虫纲强盗清理干净,以及底部的螺旋藻藻类已被这些有害的害虫入侵了两个)。
尽管毫无疑问,这些小家伙看起来很迷人,但它们对土壤生物学也很重要。 仅通过观察土壤科学家就推测,钙质虫纲是温带土壤中最主要的自由生活原生生物群体之一,但分子研究证实了这一点。
2013 年的一项分子土壤筛选发现,钙质虫纲约占沙漠或半沙漠土壤中原生生物的 30%,约占较湿润土壤中原生生物的 15%。 2015 年对森林和草原土壤中转化为蛋白质的基因进行的一项研究发现,其中 40-60% 是由钙质虫纲产生的。 在海洋中,它们也发挥着重要作用。 在 2011 年的一项研究中,在海底沉积物中发现的所有序列中,它们的 DNA 占十分之一到四分之一。
在这项对尾丝鞭虫(最丰富的群体,占他们在土壤样本中检测到的序列的 40% 以上)的研究中,小型钙质虫纲(称为 Glissomonads)占了很大比例,其中包括我刚刚描述的贪婪的Viridiraptor。 最丰富的属是Trinema,一种穿着世纪中期现代二氧化硅鳞片的大型带壳变形虫。
然而,即使有我刚才描述的所有多样性,很可能还有更多未被发现。 我将以他们论文中一些发人深省且令人耳目一新的坦诚之言来结束
[DNA] 测序研究在几乎所有栖息地都发现微生物的高度未知多样性是很常见的。 因此,我们对发现高度未知的钙质虫纲多样性并不感到惊讶。 然而,我们发现即使在我们高度保守的数据处理中,我们的单一[生物标记物]上的[功能物种]数量仍然超过基于其形态命名的钙质虫纲数量四倍以上,这仍然令人瞩目。
我们不必离开地球就能在生物地图上找到充满激动人心的新大陆的巨大漏洞,等待发现。
参考文献
Harder, Christoffer Bugge, Regin Rønn, Asker Brejnrod, David Bass, Waleed Abu Al-Soud 和 Flemming Ekelund。“通过深入测序探索石楠地钙质虫纲的局部多样性。”ISME 杂志 (2016)。