一、草履虫(Paramecium)

草履虫属于原生动物门的纤毛纲,是一类体型较大的原生动物,在自然界广泛分布,又容易采集和培养,是观察研究原生动物的好材料。草履虫种类很多,其中体型最大和最常见的是大草履虫(Paramecium caudatum)。

  1. 采集

草履虫通常生活在水流速度不大的水沟、池塘和稻田中,大多积聚在有机质丰富,光线充足的水面附近。当水温在 14~22℃时,繁殖最旺盛,数目最多、草履虫的这些习性,是确定采集地点和方法的重要依据。

  1. 到水沟、池塘采集草履虫。水沟和池塘是草履虫的主要生活场所。在气候温暖的季节,到水质没有污染的水沟、池塘岸边,选择枯枝落叶多的地方,用广口瓶沿水面采集池水,这样的池水往往含有许多草履虫。为了更有把握,可在不同地点多采几瓶。采集后,广口瓶内要放置少许水草,瓶口不要加盖,以免草履虫因缺氧而窒息死亡。

回到实验室后,要把盛有池水的广口瓶放在温暖、明亮、阳光又不直射的地方,使瓶中的革履虫迅速繁殖。三五天以后,对着光线用肉眼观察,如果看到水中有许多小白点在不停地游动,很可能就是草履虫。这时,用吸管吸取一滴带有小白点的水,放在载玻片上,用显微镜进行观察,在视野中会看到各种微小生物。如果发现有象倒置的草鞋一样的小动物,不停地螺旋运动,那就是草履虫,采集就成功了。

  1. 到稻田采集草履虫。在稻田灌水期间,寻找田中的旧稻茬,用广口瓶在稻茬附近取水,随后放进几根旧稻草。这样的水中往往会有许多草履虫。返回实验室后,放在温暖明亮处,三五天后,用显微镜检查是否有草履虫存在。

  2. 从新鲜稻草上采集草履虫。当环境变得干旱或寒冷时,草履虫能向

身体表面分泌一层蛋白质的薄膜,虫体不吃不动,进入休眠状态。这种状态叫作包囊。在稻田水抽干时,草履虫便形成许多包囊,附着在稻草近根部的几节茎上。因此,可选取新鲜稻草近根部的几节,剪成 3~4 厘米长的小段, 放入广口瓶中,注入清水,放在明亮温暖处,一周以后,用显微镜检查是否有草履虫。

  1. 配制培养液

草履虫的食物主要是细菌。为了培养繁殖草履虫,必须配制含有大量细菌的培养液。培养液的配制方法通常有以下两种。

  1. 稻草培养液。取新鲜洁净的稻草,去掉上端和基部的几节,将中部稻茎剪成 3~4 厘米长的小段,按 1 克稻草加清水 100 毫升的比例,将稻草和清水放入大烧杯中,加热煮沸 10~15 分钟,当液体呈现黄褐色时停止加热。这样的液体,由于加热煮沸,只留下了细菌芽孢,其它生物已均被杀死,为培养草履虫创造了良好条件。为了防止空气中其它原生动物的包囊落入和蚊虫产卵,烧杯口要用双层纱布包严。然后放置在温暖明亮处进行细菌繁殖。

经过 3~4 天,稻草中的枯草杆菌的芽孢开始萌发,并依靠稻草液中的丰富养料迅速繁殖,液体逐渐混浊,等到大量细菌在液体表面形成了一层灰白色薄膜时,稻草培养液便制成了。由于草履虫喜欢微碱性环境,如果培养液呈酸性,可用 1%碳酸氢钠调至微碱性,但 pH 值不能大于 7.5。

  1. 麦粒培养液。将 5 克麦粒(大麦、小麦均可)放入 1000 毫升清水中, 加热煮沸,煮到麦粒胀大裂开为止。然后在温暖明亮处放置 3~4 天,便制成了麦粒培养液,此时培养液中已繁殖有大量的细菌。
  1. 接种

接种是指将采集来的草履虫转移到培养液的过程。接种草履虫时必须提纯,否则会混入其它小动物。这不但会影响草履虫的纯度,而且一旦混入草履虫的天敌水轮虫(Rotaria),将会使培养液中草履虫的数量急剧下降。

接种时,先将含有草履虫的水液吸到表面皿中,再将表面皿置于低倍显微镜或解剖镜下检查,发现有草履虫后,用口径不大于 0.2 毫米的微吸管, 将表面皿中草履虫逐个吸出,接种到培养液的广口瓶中进行繁殖。

如果要培养纯系的草履虫,可按上述方法,在显微镜或解剖镜下,从表面皿中吸出一个草履虫,放入盛有少量培养液的凹玻片中,上面再覆盖一片凹玻片,用以防止培养液干燥。待草履虫经过横分裂达到 20~30 个个体时, 移到培养液的广口瓶中进行繁殖。

  1. 培养
  1. 将接种有草履虫的培养液的广口瓶,放在温暖明亮处进行培养,培养液的容器口要用纱布包严。大约 1 周后,就会有大量草履虫出现。

  2. 如果是长期培养,就要定期更新培养液。这是因为随着虫体大量繁殖,培养液中营养逐渐减少,而虫体排出代谢物却又不断增加,这就会引起草履虫数量减少甚至全部死亡。因此在培养过程中,每隔 3 天左右须更新一次培养液。更新时,用吸管从广口瓶底部吸去培养液及沉淀物,每次要吸去一半培养液,加入等量新鲜培养液。这样可使草履虫长期得到保存。

  1. 观察

在显微镜下,草履虫游动迅速,难以观察,可用以下方法限制和减缓其运动:将少量棉花纤维放在载玻片上,滴上草履虫培养液,盖上盖玻片,先在低倍镜下观察,如果草履虫还在游动,可再用一条吸水纸在盖玻片的一侧

吸去一些水分,直至容易观察为止。也可将少量蛋清固定剂涂在载玻片上, 然后滴上一滴草履虫培养液,待水略干时进行观察。蛋清固定剂的制作方法是将蛋清搅匀,加入等量甘油混合即成。

  1. 观察草履虫的形态结构。在显微镜下,观察草履虫以下形态结构:

①分辨虫体的前端和后端。前端较圆,后端较尖。体长约 0.15~0.30 毫米。

②表膜。为虫体最外一层具弹性的膜,表膜上密生纤毛。

③细胞质。分为外质和内质两部分。外质在表膜下方,薄而透明,内质在外质之内,多颗粒,流动性。

④口沟、胞口和胞咽。口沟是虫体前侧斜行的一条纵沟,胞口为口沟底部的小孔,胞咽在胞口之下,是一条漏斗形的弯管。胞咽内有颤动的纤毛, 具输送食物的功能。

⑤食物泡。食物进入胞咽以后被原生质包围形成食物泡,然后进入内质中环流。可以沿盖玻片的一侧,滴入一滴墨汁,可以看到墨汁颗粒进入虫体内形成食物泡的过程和在体内环流情况。

⑥伸缩泡。在身体前后各有一个,每个伸缩泡周围有 6~7 收集管。要仔细观察伸缩泡与收集管的收缩有何规律。

⑦刺丝泡。刺丝泡是一丝椭圆形的小囊,位手表膜下的外质内,排列整齐。如果在盖玻片的一侧滴入一滴 1%碘液,可以见到有细长的刺丝放出。

⑧细胞核。草履虫有两个细胞核,一大一小,在活体上不易看到。可在盖玻片的一侧滴入一滴 5%冰醋酸,2~3 分钟后,能清楚地看到肾形的大核和在大核中部凹处的圆形小核。

  1. 观察虫体运动。将显微镜的光线调暗一些,可见到虫体体表覆有纤毛,纤毛不停地摆动,特别是口沟处的纤毛摆动得更有力,使得虫体螺旋形前进或后退。

  2. 观察草履虫的生殖,包括无性生殖和有性生殖。

①无性生殖。用普通吸管吸取有草履虫的培养液,放到载玻片上,当看到有草履虫时,另取一支微吸管,从中吸出 1~2 个身体胀大的草履虫,转到另一片载玻片上,并加几滴没有草履虫的培养液。为了防止波滴蒸发,可将载玻片放入培养皿中,事先在培养皿的底层铺上潮湿的脱脂棉,并在棉花上横放两根短玻璃棒,玻璃棒上放置载玻片,最后盖好培养皿。这样就做成了一个全湿环境,能使载玻片的液滴,保持几天不干。

将上述装置放在温暖处培养,每隔 1~2 小时用显微镜观察一次,可以看到虫体用横分裂进行无性生殖的情况。草履虫进行无性生殖时,细胞延长, 中部向内凹入,大小核各一分为二,最后横向形成两个草履虫。

②有性生殖。草履虫的有性生殖是接合生殖。为了能见到接合生殖,可将草履虫培养液用离心器浓集,吸出草履虫放入培养皿中,加入 10~15 倍清水,置于暗处 12 小时后,可见到 10~30%的草履虫,在进行接合生殖。接合生殖时,两个虫体的口沟紧贴在一起,此时,彼此的大核往往消失。