小小“草鞋”赛龙舟

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  假如你有一架显微镜,只要取一滴湖水,就可以看到一只只的“小草鞋”,像龙舟一样在水面上奋力划行。它们就是原生动物门纤毛纲的草履虫。你如果仔细观察,还可以看到别的原生动物,比如衣藻,它们是原生动物门另一个大家族鞭毛虫纲的成员。
  “小草鞋” 的“大家族”
  什么叫做原生动物?这可说来话长。
  很久很久以前,地球上生活的生物都只有一个细胞,它们叫做单细胞生物。很久很久是有多久呢?距今大约30多亿年吧。后来,很多单细胞生物觉得独自谋生太辛苦了,决定团结起来。虽然失去了独来独往的自由,但是每个细胞各司其职,大家聚在一起力量壮大,生活得非常好。于是,在这场“找呀找呀找朋友”的游戏中,多细胞生物出现了。多细胞生物一直进化啊进化,其中有一种成为了今天的人类。
  但是也有一些“倔强”的生物,宁愿继续孤单,也不愿意找“朋友”搭伙。所以直到今天,它们依旧是单细胞生物。单细胞生物可不止是细菌、酵母菌等微生物,还包括原生动物,比如会引起疟疾的疟原虫,引起痢疾的阿米巴原虫,以及引发非洲睡眠病的布氏锥虫等。不要误会,原生动物不都是坏家伙,也有很多热爱和平,对人体无害的小家伙,例如我们一开始提到的那两位,草履虫和衣藻。
  “小草鞋”奋斗记
  自然界没有因为原生动物坚持独立自主,而对它们有任何照顾,它们同样要面对严酷的生存竞争,于是它们每一个都尽可能地成为全能冠军。
  就拿运动来说吧!原生动物虽然只有一个细胞,但也需要运动,可是它们没有胳膊,没有腿,没有翅膀,也没有蛇那样的骨骼肌肉,怎样运动呢?
  草履虫除了长得像草鞋外,还有一个最重要的特征,就是身体(就是它的细胞)周边长满了如单排防护林般的纤毛,这就是它们的“船桨”。最开始,纤毛向外伸长,从前向后快速移动,之后,这批纤毛弯曲收缩,由后向前恢复到原来的位置,好像龙舟手挥舞着船桨一样。循环往复中,草履虫就像一条条小“龙舟”,在水中游动起来了。
  草履虫等纤毛虫是原生动物里的运动健将。相比之下,另一种原生动物鞭毛虫就自愧不如了。鞭毛虫伸出一根、两根或者数根长长的鞭毛,犹如长错了方向的长尾巴。它们就靠着鞭毛打水或者摆动,驱使身体在水中运动,好像在“游泳”一样。龙舟快还是游泳快?当然是龙舟快。靠着一圈纤毛“船桨”,草履虫等纤毛虫要比鞭毛虫们的运动速度快了2~10倍。
  发人深思的“小草鞋”
  不过,草履虫和真正的龙舟相比还是有缺陷的。赛龙舟的时候,两排划桨手的动作基本是对称地同步进行,因此,龙舟会平直地向前挺进。而草履虫运动的时候,纤毛则是非对称地摆动,所以草履虫在运动时,身体是旋转着前进的。这会不会把草履虫转晕乎了,以致撞上“南墙”?
  事实上,当草履虫遇到障碍物的时候,纤毛摆动的方向会反转过来,先向后游一会儿,绕开障碍物,再向前游。科学家在实验中也发现,用针刺草履虫的前端,假装告诉草履虫前面有危险,草履虫就会纤毛反转,向后倒退,然后转身离开了。之后他们用针刺草履虫的后端,假装告诉草履虫后面有危险,草履虫则加快了纤毛摆动的速度,奋力向前游,以期尽快摆脱危险。科学家们对此产生浓厚的兴趣,他们做了很多实验去探索背后的原理。
  一个原生动物的运动,竟然有这么多的奥妙,真是出乎我们的意料。那么我们平时看似简单的一些动作,比如走路、前进、后退、拐弯,里面又有多少科学原理呢?水中的小小龙舟选手草履虫,其实是个不简单的家伙呀!
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