【生物随笔】
细胞虽小乾坤大
树 立 感恩发明显微镜的科学家 许多人都知道人和动物的身体是由细胞构成的,也想亲眼看看这些作为自身骨肉的细胞长的模样。人们今天之能够实现这个宿愿,看到了这些属于自己至亲至爱的骨肉细胞,一个个认识了它们的容貌和身段,还进一步知道了它们各自的习性和脾气,弄清楚了不同种类细胞的功能和作用。饮水思源,应当感恩于当年显微镜的发明者。没有这部精密的光学仪器,即使你我双眼的视力是何等高超,甚至戴上副高倍数的眼镜,又再对上个放大镜,还是什么都看不见。 世界上第一部光学显微镜是1590年Zace hahas Janssen 设计发明的。某日,这位爱钻研科学的荷兰少年,在无意中把两个凸透镜重叠起来,发现所观察的物体竟然变大了。又发现这两个凸透镜的距离如果不同,物像的清晰度就随之改变,于是他用铁片做了大小不一样的两个圆筒,把这两个凸透镜分别装在大小铁筒上, 又做了个调控圆筒上下滑动的装置,以调节这两者的距离。这样,世界上最早、最简陋的笫一部能够观察微细物体的显微镜诞生了。 1612年意大利人Galileo也创造出又一部观察物体细微结构的类似器具。1665年,英国人Hooke头一回将软木塞切成极薄的切片,在显微镜下观察这一物体的细微构造,发现它是由许许多多分隔开的、像蜂窝一样的细小格子所组成,这细小的格子,就是构成植物的基本单位,也就是细胞。 根据有关文献记载,对动物细胞的显微研究时间其实比研究植物细胞还早,从1632起一直到1723年,荷兰学者Anthony Von Leenwenhoek 开展了对某些单细胞生物 (原生动物)、雄性动物的生殖细胞(精子)和红细胞的显微观察,并获得了许多宝贵的科学资料。
显微镜发明史上其最早、最出色的成果,当推1825年首次发现(1831年正式记载)了细胞核,还有1839年头一回确认了原生质 (细胞质) 的形态。要知道,细胞核和原生质是所有细胞的最重要的构成部分。 回顾这段既往的古老历史,我们不妨做个如下的小结: 尽管早在距今已有几百年之久的16世纪,人类就已经拥有显微镜并看到了细胞,但当年使用的那部显微镜和看到的细胞,与今日所见和所用的都大不相同。其原因是由于当年发明的这部器具,它的结构毕竟过干简陋、并且功能低下。而随着时间的推移和经验的积累,几经科学家们的不断改造和创新,那部古老的仪器而今已为现代的光学显微镜所取代了,新的仪器不只明显地提高了对物体观察的分辨力,还具有多功能化的特点,几乎达到至善至美的地步。此外,与观察细胞组织有关的制片技术,伴随着科技日新月异的发展,也在不断换代更新。 人们总爱夸耀当今的科学成就,而忘记过去。其实,如果没有当年的那份启动,就未必有今天的这份后续。不要忘记,当下我们使用的这部精巧的显微镜不是凭空而来,而是在原创的基础上经过一次又一次的模仿、变更和改进而后形成的。这是门类众多的科学发展的必由之路。这一不容置疑的事实,提醒所有行走在这条道路的后人,不管你现在的成就是怎样重大,还是应该久久地感恩那些在科学上最早为人类指点迷津的先行者。 生命的基本单位──细胞 你不妨查一下词典,可以发现细胞(cell)这个词语与“小房”,“格子” 是同一个意思,它对细胞的基本形态作出了非常贴切的描述。读到细胞的这一释义,我们难免会联想到当年Hooke在最原始的显微镜下的那一次发现。 细胞是构成人和动植物的最小、也是最基本的单位。换句话说,人和动植物都是由无数的细胞构建而成的。 自然界里所有的细胞的基本结构都是相同的。没有例外,从里(中心)到外,都是由细胞核、细胞质(原生质)和细胞膜这几个主要部件构成。当然,每一个部件还它许多更为细微的构造。在不同种类的细胞,还有各自的某些特征。 一个细胞就是一条性命的动物 自然界里细胞的数量极多,种类也多,其功能各异。尤其是它们的生存形式,更不一样。其中,一种由单个细胞构成一个生命的动物,被称为单细胞动物。用通俗的话来说,这是一个细胞就是一条性命的动物。
在动物学分类上,单细胞动物是隶属于原生动物门 (Protozoa) 的一种低等动物。除开很少数的,绝大部分的原生动物,其体积都极其微小。人的肉眼是无法看到的。只有在显微镜下才能窥见它的真面目。
人们通常爱说“麻雀虽小,五脏俱全”。殊不知这个比麻雀小千百万倍、肉眼不可窥见的单细胞动物,在显微镜下也是五脏俱全,也是“有眼有鼻”,脏器纷呈。如果将之置于具有很高分辨率的电子显微镜下,还能看到许多更加细微(超微)的精致结构,而令人惊异不止。 这类外表其貌不扬、身材细小的单细胞动物,确非等闲之辈,它宛如一个独立自主的王国,其体内竟含有一系列用以实现接触感应,气体呼吸,食物储存、消化吸收、身体运动、繁衍生殖和粪溺排泄等等的各种各样生理活动的设置,并凭此得以自由自在独立生存于自然界,而且世代相传,不会灭绝。 良莠不同的单细胞动物 生活在当今自然界里的单细胞动物很多,据报告说大约有3─4万种。它们主要生活在水域 (淡水或海水) 与潮湿的土壤之内。长年居住在江河大海里的大量原生动物如纤毛虫、鞭毛虫和某些根足虫等,因自身含有丰富的营养物质,是众多鱼类赖以生存的自然食物。而享用这些原生动物发育长大的鱼类,则为人类提供不可或缺的肉食。在这条长年累月维系着的食物链中,这类单细胞动物为人类的生活作出了不可磨灭的贡献。
不过,单细胞动物这个队伍毕竟过于庞大,其种类又特别繁多,鱼龙混杂,故也有良莠之分。除了那些为人类生活做出贡献者外,也有一些其真实身份为疾病病原体的单细胞动物。却能危害人类与其它动物的健康,甚至夺走生命。以下列举的就是这类动物中常见的几种。 【疟原虫】 疟原虫(malaria parasite)就是一种单细胞动物,同时也是一种病原体,它借助于疟蚊的‘助纣为虐(疟)’,能够侵入人体,引发疟疾(民间称“打摆子”)这种疾病。患者畏寒、发热,出现贫血、黄疸等症状。肝、脾、肾甚至心、脑等众多器官严重受损。在世界卫生组织列出的、能够造成严重危害的5种寄生虫中,疟原虫名列其中,而且位居榜首。 在动物学分类上,疟原虫属于孢子纲(Sporozoa)、真球虫目 (Eucoccidida)、疟原虫科 (Plasmodidae) 动物。已知代表这个科、并引起人疟疾的疟原虫有间日疟原虫、三日疟原虫、恶性疟原虫和卵形疟原虫几种。其中以间日疟原虫与恶性疟原虫在我国流行较广。
【痢疾阿米巴】 痢疾阿米巴是属于肉足纲(Sarcoodina)、根足亚纲 (Rhizopoda) 的单细胞动物。又名痢疾内变形虫 (Entomoeda histolytica )或溶组织内阿米巴。当其侵入人体后通常寄生于肠内,引发出血性—坏死性肠炎的阿巴米痢疾。有时还能进入肝、肺等脏器甚至侵犯脑内,发生这些器官的阿米巴病。
【弓形虫】 弓形虫是单真球虫目 (Eucoccidida)、弓形虫科 (Toxoplasmatidae) 的单细胞原生动物,也是一种病原体。此虫在自然界分布极其广泛,现已遍布全球五大洲。据报道:人类和45种哺乳动物、70种禽类及5种冷血动物均见此虫寄生,其常见的是寄生在猫科动物肠内的刚地弓形虫 (Taroplasma gondii Nicolle & Manceaux, 1908)。弓形虫病早已被列为人与动物共患病 (据李普霖、周正任、潘兴瑜等)。
弓形虫的发育成长,是从滋养体至包囊,再由包囊至裂殖体,又从裂殖体成为配子体,最后成了卵囊,因此它一共有5种形态。人与动物多因不慎食入污染有弓形虫包囊的水、蛋、奶品、肉类等食物而感染。由于包囊内可含有数以百计的滋养体(又名缓殖体),可以长久留居在寄主体内,引发弓形体病。 弓形虫能在人与动物的体内形成包囊与肉芽肿,引起肝脾肿大,发生贫血、黄疸。侵害脑组织时,出现颠痫等神经症状。 由于弓形虫还可能通过胎盘使孕妇发生畸胎、流产甚或死亡 (医学上称此为先天性弓形虫病),医生常常提醒家中饲有猫犬宠物的这类特殊人群,日常生活中要特别注意个人的卫生防护。
【锥虫】 锥虫 (Trypanosoma)是鞭毛纲 (Mastigophora)、动鞭亚纲 (Zoomastigina)的单细胞动物。它通过吸血昆虫这中间媒介,侵入并居住在脊椎动物的血液里。受侵害的主要为骆驼、牛、鹿、马、禽鸟、鱼与人类。锥虫以血为生,并产生毒素。引起寄主出血、贫血、黄疸、水肿、消瘦以至死亡。有时还进入大脑和脊髓,诱发昏睡等神经症状。因此人的锥虫病又称“昏睡病”。 |