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
也许你听说过,甚至读过儿童读物《人人都会拉粑粑》。这本图文并茂的书解释说,因为人人都吃东西,所以人人都拉粑粑。正如他们所说,这是千真万确的道理。对于你来说是这样,对于像草履虫这样的单细胞生物来说也同样如此。
在接下来的视频中的生物是尾草履虫的成员,尾草履虫是微生物捕食者物种之一,我在上周的博文中写到,它们能够吞食杀蛙真菌Batrachochytrium dendrobatidis的孢子——并且是实际从研究中的湖泊中采集到的两个物种之一。我在研究那篇文章时偶然发现了这段视频,并认为它足够有趣,可以与你们分享。
在视频中,你可以看到草履虫既在排便又在排尿,尽管排尿的比喻可能不太恰当,因为你将看到的主要功能不是排氮。稍后详细介绍。首先,是影片时间。
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这是一个您刚刚看到的快速概要::12 是一个很棒的特写镜头;注意细胞边缘闪烁的纤毛——为细胞提供动力的短小摆动毛发——尤其是在中心细胞的左端。
:35 是戏剧性排便场景的开始。如果我们幸运的话,这可能是许多讨厌的、寻找青蛙的壶菌孢子的最终命运。观察草履虫的右上角,缓慢地向外部移动。最激动人心的动作发生在 :45 左右。
最后,在 :51,您会看到一个特殊的星爆状细胞器,称为伸缩泡,正在活动。注意辐射状的收集管如何将它们的内容物逐个倾倒入中央液泡中。我想知道,它们是否有压力敏感的门,一旦内部的水达到一定的体积就会弹出打开?你和我体内都没有这种结构。它对这种微生物有什么作用呢?
正如您从高中生物学中回忆的那样,单细胞生物有一个由淡水造成的根本问题:它们体内的盐分比体外高,因此渗透作用会倾向于将水塞入体内。如果不加以控制,它们会像气球一样爆炸。因此,它们需要微生物等效的污水泵来不断地将水泵回体外。
在草履虫中,解决这个问题的方案是伸缩泡,这是一种星爆状的细胞器,它收集水分并定期将其泵出体外。最近在草履虫上进行的实验表明,它通过主动将离子泵入液泡,使内部盐分仍然高于细胞其余部分的内容物来实现这一点。水以与流入细胞相同的方式流入,然后被机械地挤出。
但这与排尿不太一样——更像是排水。真正的排尿是关于去除氮(你的氮废物以尿液中的尿素形式排出;鱼类排出氨,这需要大量的水才能安全处理,而爬行动物和鸟类排出尿酸——就是落在你车上的白色糊状物——这需要的用水量最少),并且在它们执行工作的过程中,伸缩泡无疑会排出一些氮废物。
但是,由于草履虫是单细胞生物,氮废物也可以简单地通过细胞膜扩散离开,细胞膜的位置非常方便,离其身体的任何给定点都不太远。所以这只草履虫在排尿……有点像。另一方面,你也可以争辩说,对于这些生物来说,过量的水就像过量的氮对我们来说一样有毒,因此这个比喻是完全恰当的。无论你是人类、鲸鱼还是草履虫,我们都必须听从大自然的召唤。