《森林与人类》：原生杀手
原生动物
□撰文／汤蕾 鲍小娟
自然界中所有的动物、植物、微生物等都喜欢生活在特定的温度里，生物体内不断的代谢活动会产生热能，如何使自己体内保持适当的温度，各种生物亦各有绝招。
植物通过蒸腾作用带走由代谢或阳光照射所产生的多余热力，至于动物可分为恒温的与冷血的两大类，鸟类和哺乳动物属于前者，它们具有保持体温恒定的代谢机制以及维持长时间快速运动的良好耐力。鱼类、冬眠动物、浮游生物、小球藻和单细胞的原生动物，它们能在-10℃到100℃左右的环境温度下生存，我们称之为“冷血动物”。当然，它们的血并不一定都是冰冷的，只是它们没有适当的办法去调节体内的温度罢了。
从两极的寒冷地区
原生动物是动物界中最原始、最低等的一类动物，它们大多是单细胞的有机体。其分布极为广泛，淡水、海水、污水沟、潮湿的土壤，甚至雨后积水中都会有大量的原生动物分布。从两极的寒冷地区直至60℃温泉中都能发现原生动物的身影。
原生动物的大小，从显微水平到肉眼可见的水平不等，甚至同种原生动物的大小也有差异。自由生活的原生动物一般较大，例如海产的某些孔虫类，体长可达7厘米；有孔虫、放射虫等是典型的大型原生动物类群，如有孔虫中的一种货币虫，外壳直径竟达到12厘米；寄生种类往往体形微小，如孢子虫中的疟原虫属，有小约1微米的种。大多数的原生动物体长在300微米以下，例如草履虫在150～300微米之间。
原生动物对环境有很强的适应性，其体形也随周围环境条件而变化，并不总是保持恒定。其中，某些原生动物的身体形状和大小会随着食物类型及数量的变化发生明显差异。例如，生长状态良好的魏氏拟尾柱虫，游动迅速，体形略长且饱满，而饥饿或其他不良状态下，虫体偏短并呈锥形，游动亦缓慢。排除种种外界因素，就各种原生动物相对稳定的形状来看，可从圆球状到其他各种形状，并具有高度复杂的外部结构，呈现出千变万化的形状。如两侧对称、辐射对称和多面对称等等。
哺乳动物和鸟类也望尘莫及
同其他真核细胞一样，原生动物细胞的基本成分是原生质，原生质可分化成细胞质和细胞核。所有原生动物的细胞质总是由一层或几层膜结构与外部环境隔离开来，这一膜结构就是表膜。表膜与原生动物内部细胞质有着密切的联系，相互间发生着连续不断的物质交换。变形虫的取食即是最有说服力的例子，它在摄取颗粒或吞并液态食物时，表膜将食物包裹成小囊泡后落入到内部细胞质中。失去的表膜则由细胞质物质产生新的表膜以补充，大变形虫取食时在短短的几小时内，就可有一半的细胞膜被替换。如果将变形虫切成两半，切割后产生的断片的切割损伤区，会迅速地外包一层细胞膜，由此，变形虫的膜流动不言而喻。这也是变形虫对付机械损伤的有效方法，如此简便迅速的自我修复，哺乳动物和鸟类只能望尘莫及了。此外，在原生动物无性生殖和有性生殖过程中，表膜还与原生动物选择配偶和对配偶间的定向起作用。如梨形四膜虫在接合生殖的开始，两配偶虫体首先自细胞顶部开始，表膜靠拢，平行排列形成接合膜，膜上逐渐产生的小孔，作为两接合虫体之间细胞质交换的通道。
在原生动物细胞质中，还分化出一些细微结构，例如，腰鞭毛虫类可分化出刺丝囊；纤毛虫类可分比出刺丝泡、毒泡，(角藻3、4)这些结构在受到刺激时，可放出长丝以麻醉或刺杀敌人，或用以固着，具有攻击和防卫的功能。草履虫在捕获食料生物时放出刺丝，粘住食物，使对方部分细胞质溶解以达到猎食的目的，而当其接触刺激性物质或有害的暴食性纤毛虫(如双环栉毛虫)时，也能发射刺丝，不过双环栉毛虫能巧妙的避开草履虫发出的刺丝，最终草履虫亦成了别人的“盘中餐”，可见刺丝泡的防御和攻击功能也是相对的。一些纤毛虫细胞外质还参与构成运动细胞器，例如鞭毛、纤毛及伪足等。游仆虫鞭毛与纤毛除了运动功能之外，它们的摆动可以引起水流、利于取食、推动物质在体内的流动，另外它们也具有某些感觉功能。变形虫能在其细胞任意表面伸出伪足，面对细菌等一些小型食料生物，能“毫不费力”地将它们包围，送入到细胞内消化，对一些大型的，运动极为迅速的食料(如纤毛虫)，变形虫也能用伪足将其捕获。而一种太阳虫的伪足触碰到纤毛虫时，通过伪足将纤毛虫拉曳靠近细胞体，然后伪足愈合形成一个易变形的漏斗样结构，很快就将纤毛虫吞入在内并包裹到食物泡中。当然，原生动物还可借助于这些结构，在阳光下和阴影里灵活地变换位置以调控体温，从而适应其冷血的特征。而细胞的内质则特化形成执行一定机能的细胞器，例如色素体、眼点、食物泡、伸缩泡等以及线粒体、高尔基体、内质网等。
原生动物的细胞核位于内质中，具有不同的形状、大小和结构。在一个虫体内，核的数目可以是一个或多个。纤毛虫含有两类细胞核，大核和小核，大核倒“C”形，小核呈球形。游仆虫在其无性分裂过程中，随着DNA复制带的移动，大核会浓缩呈“7”形，复制带继续移动至大核中间时，大核浓缩成短棒状，至复制带消失后，大核亦浓缩成椭圆形并进一步成熟为倒“C”形。近年来，已应用多项技术来显示核器发生时这一动态的变化过程，如蛋白银技术和免疫荧光技术等等，均获得了清晰优美的图片。
在包囊中沉沉睡去
众所周知，两栖爬行动物通过冬眠或夏蛰以抵御严寒酷暑；昆虫以“蛹”或“卵”的形式进行冬眠；鸟类借助长途迁徙或更替羽翼适应气候的变化；人类在过热时(人类正常体温37℃)，由于皮下微血管充血，往往导致皮肤特别红润，此外，人类亦经出汗等散失热力。真正的冬眠动物，如松鼠、土拨鼠和一些爬行动物，在休眠时的心率和呼吸减弱，体温下降到仅比周围环境稍高一点的水平，躲在洞里深沉地睡去，没有任何知觉。纤毛虫在温度骤然变化、过度拥挤、食物缺乏、代谢产物积累过多等因素诱导下会形成包囊。形成包囊的细胞处于休眠的生理状态，没有生长和生殖，其生活物质仅在消耗少部分吸收能的情况下继续维持下去。顾福康等应用电镜酶细胞化学技术在几种纤毛虫的休眠细胞观察到多种细胞器标志性酶的反应活性，证实了细胞在休眠期间同样经历着物质的消化，能量的利用和细胞代谢活动。
另外，纤毛虫在形成包囊的过程中还伴随着一系列形态学和生理学上的显著变化。如细胞失水浓缩而导致细胞质密度增加及细胞体积缩小，尖毛虫形成包囊后，与营养细胞相比，其表面积仅占营养细胞的25%，体积只占20%。细胞质失水浓缩以及包囊壁的存在，使得细胞对极端环境的抵抗力增加。此外，休眠后细胞呈球形，与营养细胞相比，表面积与体积的比值降低，这在一定程度上抵消了某些表面结构失去所带来的不利，有利于休眠细胞生命活动的维持。纤毛虫休眠后，细胞器的变化不一，线粒体在休眠过程中数量急剧减少，定位方式和形态结构也发生了某些异常变化。包囊游仆虫休眠细胞中，线粒体的管状脊显著膨大，与周围细胞质的差异已不甚明显。有几个大核的纤毛虫，在形成包囊时，大核融合在一起，小核被吸收，包囊解脱时，大核发生重组，大、小核经分裂后，数目挥发正常。这些变化可能与包囊的形成及包囊在休眠状态下生理功能的改变有关。
“以量取胜”的进化策略
当然，作为最简单、最低等的“冷血动物”，原生动物的分布与生长亦受各种物理、化学及生物因素的限制。原生动物最适宜的温度范围是20℃～25℃，过高或过低温度的骤然变化会引起虫体的大量死亡，但如果缓慢地开高或降低，很多原生动物会逐渐适应正常情况下致死的温度。另外，像食物、含氧量、盐度等都可构成原生动物生长的限制性因素，但这些环境因素往往只决定了原生动物的不同环境中的数量及优势种，而并不决定它们的存活与否。这也是“冷血”带来的优势，正如“热血动物”以质取胜，而“冷血动物”以量取胜。
正因为原生动物“以量取胜”的进化策略，在自然界中，凡是有人类以及其他生物活动的地方，都有原生动物的大量发生。因此，原生动物直接或间接与人类发生着密切的联系，原生动物取材容易，培养方便，细胞体积大，便于观察处理，是科学研究的好材料。如利用衣滴虫、四膜虫和草履虫等细胞研究鞭毛或纤毛运动机制；利用四膜虫研究了细胞中的RNA结构等；一些具有外壳或骨骼结构的原生动物沉积在地层中，为人类研究地质学、古环境和矿产资源开发提供了更多的依据；而土壤原生动物对增加土壤肥力亦有作用，如分泌植物激活剂，使植物固氮增加，帮助土壤有机物的周转循环。另外，原生动物对环境条件有一定的要求，对栖息地种某些环境因素的变化较为敏感，因此在环境监测中，可利用原生动物作为“指示动物”，判断水质污染程度。在污水处理中，人们已用纤毛虫来消除有机废物，有害细菌并对有害物质进行絮化沉淀，另一方面，原生动物种的不少种类，是其他动物及人类疾病的病原虫，如疟原虫和利什曼原虫分别会引起人畜的疟疾和黑热病，直接或间接地影响养殖业的发展和人类的健康。
原生动物通过简便迅速的无性生殖过程大量的繁衍，通过坚厚的包囊壁和适时的休眠避开种种不良环境，通过几乎遍布全球各个角落的广泛分布达到以量取胜，从而与多细胞的冬眠动物、鸟类、哺乳动物等一样，在自然界的竞争中平分秋色。
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