本文将介绍
什么是旋涡菌?快速概述
涡菌(也被称为“钟形微生物”)是纤毛虫原生动物的一个属。它们是微小的、单细胞的、类动物的微生物。旋涡菌以其钟形头部和明显的纤毛环(毛状突起)而闻名。Vorticella还有一个不分枝的茎，它的身体固定在固体上。体长30到40微米，而茎长可达100微米。它的复数形式是Vorticellae。
[在这幅图中]一群涡孢菌看起来像一束花。
这张照片是由来自德国的Frank Fox用Darkfield显微镜和20倍物镜拍摄的。
图片来源:尼康小世界
旋涡菌可以生活在各种淡水栖息地，包括池塘、水池和沟渠。它们摆动纤毛将食物送入口中。在显微镜下，一群涡孢菌看起来像郁金香花束，使它们成为最可爱和优雅的微生物之一。
【本视频】显微镜下的旋涡菌生物学。
在视频中，你可以看到涡旋体逐渐打开，开始转动纤毛，以收集食物。受到干扰时，这些生物会突然靠近并缩回。你可以在这个视频中看到它的解剖和无性繁殖和有性繁殖。
旋涡菌的分类
涡虫是科下的一个纤毛虫原生动物属Vorticellidae．旋涡菌有超过150种。常见的种类包括钟形涡锥虫，柑橘形涡锥虫，滨形涡锥虫，副腹形涡锥虫，而且钟形虫fusca．
科学的分类
域:真核生物
(选手):Sar
(选手):Alveolata
门:纤毛亚门
类:Oligohymenophorea
子类:Peritrichia
秩序:Sessilida
家庭:Vorticellidae
属:钟形虫
(参考:维基）
[在这幅图中]一组展示纤毛虫多样性的照片。
顺时针从左上角开始:Lacrymaria, Coleps，声音洪亮的人Dileptus,草履虫．纤毛虫是一组原生动物，其特征是存在被称为纤毛的毛状细胞器。
图片来源:维基
[在这幅图中]钟形虫铃兰属．
图片来源:原生信息服务器
[在这幅图中]生活钟形虫是可视化在偏振光显微镜下。
图片来源:Danielle Cook France，伍兹霍尔海洋生物实验室
旋涡菌的细胞结构
一个单独的涡菌是一个单细胞。然而，这种微生物有几个专门的细胞器和细胞结构。让我们一个一个看:
[在这幅图中]旋涡菌的结构。
倒置钟形细胞体的直径一般为30 ~ 40 μm，柄直径为3 ~ 4 μm，长约100 μm。
嘴和纤毛
Vorticella的身体看起来像一个倒置的钟(被命名为zooid)，它的底部有一个狭窄的柄。钟的边缘被加厚成一个边缘状的结构，称为开口部．在钟的顶部，有一个圆盘状的结构。椎体和椎间盘之间的间隙是椎间盘的开口口．口连接到一个管状结构，称为食道．
[在这幅图中]旋涡菌的倒钟形体。
图片来源:宏观照相术论坛
在涡旋虫的口部周围，有许多纤毛呈环状排列。纤毛纤毛(单数:纤毛)是细小的，像头发一样的结构。一组纤毛可以以协调的方式来回摆动，形成一种电流或漩涡，将食物拉向嘴巴。纤毛是所有纤毛的主要特征，包括草履虫而且声音洪亮的人．点击在这里了解更多草履虫的纤毛。
[在这幅图中]旋涡藻的钟形特写，显示出排列的纤毛。
图片来源:microscopy-uk
[在这幅图中]纤毛跳动产生的水流模式诉铃兰属．
图片来源:机器2017，8(1), 4;https://doi.org/10.3390/mi8010004
[在这个视频中]旋涡菌靠纤毛产生的电流进食。
Vorticella被称为periitrichs，这意味着它们的纤毛只出现在嘴巴周围，而不在身体的其他地方。然而，当Vorticella开始运动时(自由游动，通常发生在年轻的Vorticella身上)，身体周围会形成临时的纤毛。一旦涡旋菌固定住自己，这些纤毛就会消失。
食物和收缩液泡
食物液泡食道的由食道的后端萌发形成的食物液泡的功能就像我们的胃，含有消化酶将食物分解成营养物质。吞噬形成食物液泡的摄食过程，称为吞噬作用，在单细胞微生物如阿米巴中很常见。点击这里是阿米巴的吞噬．
食道旁通常有一个可收缩的液泡。的伸缩泡是一种复杂的细胞器，是自由生命有机体所独有的。收缩液泡的作用是调节细胞内的水量。它通过收缩将多余的水排出细胞，防止细胞吸收过多的水甚至破裂。
[在这张图中]动物细胞(如图中的红细胞)对渗透压很敏感。
当我们的细胞处于等张的环境(就像我们的血液)，水分子进出相等，细胞是安全的。如果外部环境变成低渗的意味着溶质(矿物质)比等渗少，水会进入细胞以达到平衡。如果不把多余的水从细胞中除去，细胞会膨胀甚至破裂。另一方面，”高渗是由于环境中溶质增多，会导致细胞萎缩。
两个原子核
微核
涡旋菌在一个细胞中有两个细胞核。的微核又小又圆。微核包含了旋涡菌的所有DNA(称为基因组)。这种DNA在繁殖过程中从一代传给另一代。微核为二倍体;也就是说，它包含每条染色体的两个副本(人类的细胞核也是二倍体)。
大核
Vorticella也有马蹄形大核比微核要大得多。大核负责所有的代谢活动。大核包含来自微核的DNA子集。这些DNA片段从微核复制到大核，因为它们携带着旋涡菌细胞经常需要的基因。大核中的基因被主动转录为mRNA，然后转译为蛋白质。大核是多倍体或包含每个染色体的多个副本。
螺旋杆
一根长茎可以将钟形虫固定在固体表面。茎由包含液体的外鞘和螺旋排列的收缩线组成，称为肌素或柄肌．这种独特的结构使茎可以收缩和缩回。涡旋收缩时;茎螺纹缩短，鞘卷成螺旋状。完整的茎可以在几毫秒内收缩，比眨眼要快得多。然后它可以在几秒钟内扩展自己。茎的收缩可能帮助Vorticella逃离捕食者，或者产生一种向内的电流/漩涡来吸引悬浮的食物。
[在这幅图中]铃花叶柄收缩的序列图像。
柄开始线圈在0.0和结束在只有3毫秒(ms)。毫秒是千分之一秒(0.001或1/1000)。
图片来源:机器2017，8(1), 4;https://doi.org/10.3390/mi8010004
Vorticella是如何生活的?-其特性和行为
一束涡菌实际上是一组独立的涡菌
旋涡菌生活在淡水或盐水中。漩涡菌(复数)通常将自己固定在岩石、水生植物、表面浮渣或水生动物上。然而，它们也可以自由地游到一个新的地方。尽管涡菌经常成群出现，但每根茎都是独立固定的。
[在这幅图中]一个巨大的蜂群。
旋涡菌经常在菌落中被发现。然而，这些群体并不是真正的群体，因为每个个体都保留着自己的茎。因此，涡菌可以在任何时候自由地从蜂群中分离出来。
图片来源:microscopy-uk
[在这幅图中]漩涡菌用茎将自己固定在表面上。
涡菌靠纤毛进食
旋涡菌通过口腔末端吃掉细菌和小型原生动物。口腔开口周围的纤毛环可以产生水流，把食物扫进食道。
[在这幅图中]漩涡菌生长在水生植物上。
图片来源:aquariumbreeder
[在这幅图中]旋涡菌长在虾的头上．
Vorticella看起来像“模糊的”淡白色真菌(尽管，Vorticella不是真菌)。通常情况下，涡旋菌对虾是无害的，除非大量的涡旋菌落入虾鳃，导致虾窒息。
图片来源:aquariumbreeder
共生的涡孢菌与绿藻相互促进
一些绿藻可以生活在钟形涡藻内。它们形成了一种共生关系，可以互相受益。涡菌为绿藻提供了一个安全的地方。作为回报，绿藻为旋涡菌提供食物。
[在这幅图中]一大群绿色旋涡菌的偏振光显微照片。
这种绿色来自于生活在涡旋藻内部的绿藻，它们是它们的共生伙伴。
图片来源:毛里求斯的图片
[在这幅图中]一种与藻类共生的小涡藻小球藻在里面。
图片来源:宏观照相术论坛
Vorticella能移动吗?
涡菌是无柄生物，这意味着它们喜欢呆在一个固定的地方。然而，年轻的Vorticella是自由游动的。它们通过细胞分裂繁殖后会游离父母。成虫用可收缩的茎附着在基质上。如果这些茎被剪掉，成虫也可以自由游动。如果食物供应短缺，它们也可以离开自己，需要寻找一个新的位置。
[在这个视频中]显微镜下的涡菌运动。
旋涡菌是如何繁殖的?
旋涡菌可以无性繁殖或有性繁殖。繁殖的选择取决于它们生活的条件。无性繁殖发生在有利的条件下，允许旋涡菌种群的迅速扩大。相反，有性繁殖发生在生长季节的末尾。
旋涡菌的无性繁殖
旋涡菌可以无性繁殖纵向裂变(一个细胞分裂成两个细胞)。当它们发生裂变时，它们沿着纵轴分裂，这个过程叫做初露头角的．当它们最终分裂时，两个子细胞中的一个保留了原来的柄。另一种长出临时的纤毛花环，自由游动(被纤毛推动)。一旦候鸟找到一个好地方居住，它最终会长出茎，附着在基质上，失去临时的纤毛。无性繁殖效率更高，这是涡旋菌正常的繁殖方式。
[在这幅图中]旋涡菌纵向二元裂变示意图．
为了完成裂变，Vorticella将经历以下步骤:
1.它的口腔纤毛和喙会温和地消失。身体变得臃肿。
2.细胞质向内收缩，每个细胞核分成两个;微核通过有丝分裂而大核通过营养分裂而分裂。
3.微核、大核和收缩液泡的每个拷贝都向相反的方向移动，细胞分裂成两个子细胞。
4.两个子细胞中的一个从茎中分离出来，在基部末端发育出第二个由外纤毛组成的环状体，形似桶状，并开始自由游动(这一阶段称为末端纤毛)。
5.经过一段短暂的自由生活后，第二圈纤毛就消失了。迁移的旋涡菌从环状纤毛的末端长出茎，新的旋涡菌永久地附着在基质上。
[在这幅图中]旋菌纵向双分裂的显微镜观察。
你可以看到(A)下部的Vorticella通过在细胞中间形成一个纵向的凹槽开始它的裂变;(B)一个细胞分裂成两个子细胞;(C)纤毛出现，两个子细胞仍然附着在一个柄上;(D)一个子细胞通过它的流产纤毛游走。
修改后的microscopy-uk
旋涡菌的有性繁殖
旋涡菌的有性繁殖是通过动词的词形变化．经过几代的二元裂变，Vorticella个体将出现虚弱和不健康。为了恢复活力，旋涡菌将进入其生命周期的一个特殊阶段，称为共轭。
旋涡菌的有性繁殖是异型交配，因为它们的两种配子(或性细胞)大小不等。小,移民小配子会游泳并找到附著的涡状体(大配子)开始变换。
[在这张图中]旋涡菌有性繁殖的步骤。
当涡旋菌个体经过几次无性分裂后变得虚弱时，就开始有性繁殖。一个Vorticella通过减数分裂产生自由游动的小配子。这些小配子会找到一个大配子，并附着在钟状体和茎柄之间的连接处。然后，结合将开始转移遗传物质从小配子到大配子。这两种遗传物质的结合将产生一种新的旋涡菌动物。
[在这个视频中]两个旋菌在显微镜下接合的过程。
微配子和大配子
老的、弱的涡孢菌的微核会发生减数分裂。这些子核只有原来染色体数量的一半，成为小配子或微动物。开云体育电脑官网小配子游过纤毛。小配子只能存活24小时，在此期间必须与大配子结合。静止的大配子类似于被柄固定的正常形式。它们能够吸引小配子。
动词的词形变化
小配子在水中游动。一旦它们找到一个大配子，这个小配子就会落在大配子的钟形和茎的连接处。然后，在两者之间建立一个原质桥(一个从细胞延伸并包含细胞质的管状结构)。微配子的细胞核通过原质桥与微配子的细胞核融合。小配子的细胞质丢失了，大配子现在具有融合核，就像一个健康的普通Vorticella。
[在这个视频中]旋涡菌的有性繁殖。
在3点07分，你可以看到微配子连接到一个大配子的钟形部分的基部，以便结合。
为什么词形变化很重要?
接合的过程允许接受来自另一个个体的遗传物质。这导致了活力的更新，这是通过二元裂变快速繁殖所必需的。
谁发现了旋涡菌?
荷兰显微镜学家安东尼·范·列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek)在1676年10月9日的一封信中首次报告了涡菌。涡虫以其独特的运动特性引起了列文虎克的注意。他写了一个小动物，它的嘴附近有一对角，像马的耳朵一样移动。直到后来，人们才发现这个特征实际上是涡旋菌的口腔纤毛在创造水流。列文虎克还发现了许多其他的微生物轮虫而且草履虫通过使用他的简单显微镜。点击来这里了解谁发明了显微镜?
[在这张图中]左图:安东尼·范·列文虎克(Antony Van Leeuwenhoek)用来发现微生物的简易显微镜。右图:列文虎克的涡状菌插图。
图片来源:minst.org
" Vorticella "这个名字是由基督教戈特弗里德1838年的埃伦伯格。从那时起，大约有80种旋涡菌被鉴定出来。今天，有超过150种被生物界认定为涡孢菌。
[在这张图中]钟形虫nebulife1838年，德国博物学家、动物学家、地质学家和显微镜学家Christian Gottfried Ehrenberg绘制了这幅画。
一位名叫奥托·弗里德里希Müller的科学家声称在1786年发现了127种不同种类的涡孢菌。他的许多说法后来都被推翻了，因为它们实际上是轮虫。这并不奇怪，因为涡旋菌在物理上类似于吸盘菌门。点击这里了解什么是轮虫。
[在这张图中]在最近的一项研究中，钟形虫在一块超过2亿年前(三叠纪)的化石中发现了这种生物，这加强了软体生物的化石记录。
图片来源:PNAS
涡旋菌:生物启发工程的模式生物
模式生物是在科学中被广泛研究的物种。开云体育全站app下载安装通常，模型生物很容易在实验室环境中维护和繁殖，并具有特殊的实验优势。大肠杆菌(一种细菌)，酵母，秀丽隐杆线虫(蛔虫)、果蝇、斑马鱼和老鼠都是著名的模式生物。
事实上，涡旋菌也是一种模式生物，可以帮助科学家研究微尺度工程系统的“生物微机器”。例如，科学家们对旋涡菌的痉挛素很感兴趣，这种痉挛素可以在几毫秒内收缩，盘绕茎柄并以15-90毫米/秒的速度移动钟形部分。他们发现痉挛素在钙离子结合的作用下产生了10 - 100nn量级的力。我们可以借鉴痉挛素作为微尺度工程系统中仿生驱动器的模型系统。也许有一天，这能帮助我们造出模仿这种神奇生物的微型机器人。
科学家们在偏振光显微镜下研究旋涡菌茎。
他们发现，旋涡菌痉挛素的收缩比之前想象的更有力——重量比汽车发动机更有力。
图片来源:Danielle Cook France，伍兹霍尔海洋生物实验室
[在这张图中]科学家在生物芯片中培养旋涡菌作为微流体混合器。涡旋菌可以在y通道中混合两股水流。
图片来源:开云体育全站app下载安装Sciencedirect
如何为你的微观项目找到涡菌?——栖息地
涡旋菌是显微镜下观察到的最漂亮的微生物之一。与其他移动非常快的纤毛虫相比，旋涡虫不四处移动，这使得观察微小细节非常容易。
如果你想观察旋涡菌，任何池塘或湖泊沉积物样本都很可能产生一些好的样本。当你采集样本时，要确保你是从水体底部采集树叶和沉积物，因为这些是涡旋菌会附着在上面的典型结构。
[在这个图中]收集的地方钟形虫还有其他微生物。
(A-C)微生物和它们的食物源呆在一起。池塘或流动缓慢的小溪，底部沉积物中有腐烂的有机物质(如树叶)，是发现各种微生物的理想栖息地，如草履虫、阿米巴原虫、轮虫、水熊、水蚤和硅藻。旋涡菌喜欢把自己固定在表面上，就像树叶一样。我用镊子收集了一些腐烂的叶子，用滴管把带有沉淀物的水收集到我的样品瓶中。我会把它带回家，在显微镜下观察微生物。
总结
1.Vorticella看起来像一个挂在长茎上的倒置的钟。旋涡菌喜欢用茎将自己固定在表面上。
2.旋涡菌可以像花束一样成群生长。然而，在蜂群中，单个的涡菌是一个独立的有机体。每棵都有自己的茎。
3.茎的收缩使Vorticella的身体能够迅速后退，远离危险。
4.旋涡菌通过在嘴周围摆动纤毛来收集食物。旋涡菌可以吃掉细菌、藻类和其他小微生物。
5.旋涡菌既可以无性繁殖，也可以有性繁殖。这个决定取决于环境条件。
6.通过无性繁殖，一个涡孢分裂成两个新的子细胞。一个保留了原来的茎。另一只则靠纤毛游开，寻找新地方。
7.Vorticella通过有性繁殖，通过减数分裂产生小配子和大配子。小的微配子可以游着去找大配子。一旦它们相遇，它们的遗传物质将结合(结合)产生一个新的旋涡菌。
