文昌魚(yú)
文昌魚(yú)(學(xué)名:Branchiostoma)是文昌魚(yú)科文昌魚(yú)屬動(dòng)物的總稱(chēng), 又稱(chēng)蛞蝓魚(yú)。脊索動(dòng)物,文昌魚(yú)綱,文昌魚(yú)目,文昌魚(yú)科。
長(cháng)約50 mm。形似小魚(yú),無(wú)頭,兩端尖細。體側扁,半透明,脊索貫穿全身。前端有眼點(diǎn)??诓赜诳隗覂?,口笠邊緣有38~50條緣膜觸手。具背、臀和尾鰭。腹部有1對腹褶。雌雄異體,生殖腺左右成對排列。棲息于疏松沙質(zhì)海底,常鉆在沙內,僅露出前端,濾食硅藻及小型浮游生物。春末夏初繁殖,幼魚(yú)經(jīng)短暫浮游期后即鉆入沙中成長(cháng)。分布于中國河北東部、青島、煙臺、廈門(mén)、合浦沿海。歷史上以廈門(mén)同安劉五店產(chǎn)量最多,形成世界唯一的文昌魚(yú)漁場(chǎng)。是無(wú)脊椎動(dòng)物進(jìn)化至脊椎動(dòng)物的過(guò)渡類(lèi)型,也是研究脊索動(dòng)物演化和系統發(fā)育的優(yōu)良科學(xué)實(shí)驗材料,具重要科學(xué)價(jià)值。鮮品清津味美,干品更是名貴食品。
形態(tài)特征
文昌魚(yú)皮膚薄而半透明,由單層柱形細胞的表皮和凍膠狀結締組織的真皮兩部分構成,表皮外覆有一層角皮層。表皮外在幼體期生有纖毛,成長(cháng)后則消失。文昌魚(yú)尚未形成骨質(zhì)的骨骼,主要是以縱貫全身的脊索作為支持動(dòng)物體的中軸支架。脊索外圍有脊索鞘膜,并與背神經(jīng)管的外膜、肌節之間的肌隔、皮下結締組織等連續。
文昌魚(yú)肉紅色,晶瑩、半透明狀,兩頭尖尖,體呈紡錘形,略似小魚(yú),無(wú)明顯的頭部,40~57毫米。美國產(chǎn)的加州文昌魚(yú)可長(cháng)達100毫米。
文昌魚(yú)前端有眼點(diǎn),為視覺(jué)器,下為前庭及口口叫“口笠”。前庭周?chē)?0條口須,在咽的兩側有垂直的鰓裂,文昌魚(yú)在它胚胎時(shí)鰓裂只有8對,到了成體卻增加到180對。文昌魚(yú)的鰓裂不直接通向體表面開(kāi)孔,而被皮膚和肌肉包裹著(zhù),形成一對特殊的“圍鰓腔”。
文昌魚(yú)的后端有尾鰭及肛前鰭,背部有一條背褶,是一層皮膜物,根本沒(méi)有真正的骨質(zhì)鰭條;腹面還有一對皮褶,叫做“腹褶”。腹褶和肛前鰭交界處有一腹孔,是圍鰓腔通體外的開(kāi)口。身體兩側交錯排列著(zhù)65個(gè)透明而明顯的V字形肌節,V字的尖端部分朝著(zhù)前方,這對在水中的向前運動(dòng)有利。
生理結構
消化和呼吸器官
文昌魚(yú)靠輪器和咽部纖毛的擺動(dòng),使帶有食物微粒的水流經(jīng)口入咽,食物被濾下留在咽內,而水則通過(guò)咽壁的鰓裂至圍鰓腔,然后由腹孔排出體外。作為收集食物和呼吸場(chǎng)所的咽部極度擴大,幾乎占據身體全長(cháng)的1/2,咽腔內的構造與尾索動(dòng)物相似,也具有內柱、咽上溝和圍咽溝等。文昌魚(yú)幼體的鰓裂直接開(kāi)口于體表,后來(lái)形成圍鰓腔,以腹孔作為咽部鰓裂的總出水口。咽內的食物微粒被內柱細胞的分泌物粘結成團,再由纖毛運動(dòng)使它從后向前流動(dòng),經(jīng)圍咽溝轉到咽上溝,往后推送進(jìn)入腸內。腸為一直管,向前伸出一個(gè)盲囊,突入咽的右側,稱(chēng)為肝盲囊(hepatic diverticulum),能分泌消化液,與脊椎動(dòng)物的肝臟為同源器官。食物團中的小微??蛇M(jìn)入肝盲囊,被肝盲囊細胞所吞噬,營(yíng)細胞內消化,大微粒在腸內分解成小微粒后,也轉到肝盲囊中進(jìn)行細胞內消化,未消化的物質(zhì)由肝盲囊重返腸中,在后腸部進(jìn)行消化和吸收。腸的末端開(kāi)口于身體左側的肛門(mén)。咽腔是文昌魚(yú)完成呼吸作用的部位。咽壁兩側有60多對鰓裂,彼此以鰓條分開(kāi),鰓裂內壁布有纖毛上皮細胞和血管。水流進(jìn)入口和咽時(shí),藉纖毛上皮細胞的纖毛運動(dòng),通過(guò)鰓裂,并使之與血管內的血液進(jìn)行氣體交換,最后,水再由圍鰓腔經(jīng)腹孔排出體外。有人認為文昌魚(yú)纖薄的皮膚也具有直接從水中攝取氧氣的能力。
循環(huán)系統
文昌魚(yú)循環(huán)系統屬于閉管式,即血液完全在血管內流動(dòng),這種情形與脊椎動(dòng)物基本相同。無(wú)心臟,但是具搏動(dòng)能力的腹大動(dòng)脈(ventral aorta),因而被稱(chēng)為狹心動(dòng)物。
由腹大動(dòng)脈往兩側分出許多成對的鰓動(dòng)脈(branchial arteries)進(jìn)入鰓隔,鰓動(dòng)脈不再分為毛細血管,它在完成氣體交換的呼吸作用后,于鰓裂背部匯入2條背大動(dòng)脈根。背大動(dòng)脈根內含多氧血,往前流向身體前端,向后則由左、右背大動(dòng)脈根合成背大動(dòng)脈(dorsal aorta),再由此分出血管到身體各部。
血液無(wú)色,也沒(méi)有血細胞和呼吸色素,動(dòng)脈中的血液通過(guò)組織間隙進(jìn)入靜脈。從身體前端返回的血液通過(guò)體壁靜脈(parietal vein)注入一對前主靜脈(anterior cardinal vein);尾的腹面有一條尾靜脈(caudal vein),收集一部分身體后部回來(lái)的血液,進(jìn)入腸下靜脈(subintestinal vein),大部分血液則流進(jìn)2條后主靜脈(posterior cardinal vein)。
左、右前主靜脈和兩條后主靜脈的血液全部匯流至一對橫形的總主靜脈(common cardinal vein),或稱(chēng)居維葉氏管(ducts Cuvieri)。左、右總主靜脈會(huì )合處為靜脈竇(sinus venosus),然后通入腹大動(dòng)脈。從腸壁返回的血液由毛細血管網(wǎng)集合成腸下靜脈,尾靜脈的部分血液也注入其中;腸下靜脈前行至肝盲囊處血管又形成毛細管網(wǎng),由于這條靜脈的兩端在肝盲囊區都形成毛細血管,因此稱(chēng)作肝門(mén)靜脈(hepatic portal vein)。由肝門(mén)靜脈的毛細血管再一次合成肝靜脈(hepatic vein)并將血液匯入靜脈竇內。
排泄器官
排泄器官由數10對按節排列的腎管(nephridium)組成,位于咽壁背方的兩側,其結構和機能與扁形動(dòng)物及環(huán)節動(dòng)物的原腎比較近似。每個(gè)腎管是一短而彎曲的小管,彎曲的腹側有單個(gè)開(kāi)口于圍鰓腔的腎孔(nephrostome),彎管的背側連接著(zhù)5~6束與腎管相通的管細胞(solenocytes)。管細胞由體腔上皮細胞特化而成,其遠端呈盲端膨大,緊貼體腔,內有一長(cháng)鞭毛。代謝廢物通過(guò)體腔液滲透進(jìn)入管細胞,經(jīng)鞭毛的擺動(dòng)到達腎管,再由腎孔送至圍鰓腔,隨水流排出體外。此外,在咽部后端背部的左右,各有一個(gè)稱(chēng)為褐色漏斗(brown funnel)的盲囊,有人認為有排泄功能,但也有人推測可能是一種感受器。
神經(jīng)系統
文昌魚(yú)的中樞神經(jīng)是一條縱行于脊索背面的背神經(jīng)管,神經(jīng)管的前端內腔略為膨大,稱(chēng)為腦泡(cerebralvesicle)。幼體的腦泡頂部有神經(jīng)孔與外界相通,長(cháng)成后完全封閉。
神經(jīng)管的背面并未完全愈合,尚留有一條裂隙,稱(chēng)為背裂(dorsal fissure)。周?chē)窠?jīng)包括由腦泡發(fā)出的2對“腦”神經(jīng)和自神經(jīng)管兩側發(fā)出的成對脊神經(jīng)。神經(jīng)管在與每個(gè)肌節相應的部位,分別由背、腹發(fā)出一對背神經(jīng)根及幾條腹神經(jīng)根,或簡(jiǎn)稱(chēng)背根(dorsal root)和腹根(ventral root)。
背根和腹根在身體兩側的排列形式與肌節一致,左右交錯而互不對稱(chēng),且其背根和腹根之間也不像脊椎動(dòng)物那樣聯(lián)結成一條脊神經(jīng)。背根是兼有感覺(jué)和運動(dòng)機能的混合性神經(jīng),接受皮膚感覺(jué)和支配腸壁肌肉運動(dòng);腹根專(zhuān)管運動(dòng),分布在肌肉上。
與文昌魚(yú)少動(dòng)生活方式相聯(lián)系的是感覺(jué)器官很不發(fā)達,許多位于神經(jīng)管兩側的黑色小點(diǎn)是文昌魚(yú)的光線(xiàn)感受器,稱(chēng)為腦眼(ocelli)。每個(gè)腦眼由一個(gè)感光細胞和一個(gè)色素細胞構成,可通過(guò)半透明的體壁,起到感光作用。神經(jīng)管的前端有單個(gè)大于腦眼的色素點(diǎn)(pigment spot),色素點(diǎn)又叫眼點(diǎn)(eye spot),但無(wú)視覺(jué)作用,有人認為是退化的平衡器官,有人則以為有遮擋陽(yáng)光使腦眼免受陽(yáng)光直射的作用。此外,全身皮膚中還散布著(zhù)零星的感覺(jué)細胞,其中尤以口笠、觸須和緣膜觸手等處較多。
生活習性
文昌魚(yú)是適合在溫暖海中的動(dòng)物。它半截下身埋在沙中,僅以前端露出沙外,白天半截身體躲在沙礫之中,在陽(yáng)光之下,搖搖擺擺,依賴(lài)水流帶來(lái)浮游生物及硅藻、植物供它吃食,這種被動(dòng)式的攝食方式,說(shuō)明它的低級性,也就是說(shuō)明它在進(jìn)化中低于脊椎動(dòng)物;到了晚間才是它活躍的時(shí)刻,這時(shí)它離開(kāi)沙窩,如同離弦的羽箭彈射到水面活動(dòng),一旦遇到驚擾,又游回沙灘窩內。文昌魚(yú)游泳時(shí)以螺旋形方式前進(jìn)。
5~7月為文昌魚(yú)生殖季節,一生中可繁殖3次,其中以最后一次產(chǎn)卵最多。壽命約2年8個(gè)月左右。
分布范圍
文昌魚(yú)分布很廣,遍及熱帶和溫帶的淺海海域,其中尤以北緯48°至南緯40°之間的沿海地區數量較多。它們對底質(zhì)要求比較嚴格,通常僅局限在有機質(zhì)含量低的純凈粗砂和中砂中。人為破壞所造成的棲息地環(huán)境改變有可能造成文昌魚(yú)種群的消失。例如高集海堤的修建就直接導致了曾經(jīng)年產(chǎn)60噸文昌魚(yú)的劉五店漁場(chǎng)的消失。
在中國,文昌魚(yú)以往分布于廈門(mén)瀏五店、南海北部灣、煙臺以及青島沙子口、黃島、太平角等地。1988年以前,廈門(mén)文昌魚(yú)是有價(jià)值的種類(lèi),年產(chǎn)量35 噸,但福建廈門(mén)至集美的攔海大壩建成后,破壞了文昌魚(yú)的生存條件,致使其絕跡了十幾年,1987年,僅在小范圍海區又出現了為數不多的文昌魚(yú);1988年,在山東日照近海又發(fā)現了文昌魚(yú), 棲息密度最高達390尾/平方米。?中國河北昌黎、威海和煙臺沿海處也有分布。其他像地中海、馬來(lái)西亞、日本、北美洲海洋邊岸都有出產(chǎn),但產(chǎn)量并不多,故視為珍品。中國在尚未發(fā)現有文昌魚(yú)前,為了教學(xué)上的需要,以極高昂的價(jià)格向國外高價(jià)購買(mǎi)文昌魚(yú),因此而喪失外匯不少。
繁殖方式
文昌魚(yú)為雌雄異體。生殖腺附生于圍鰓腔兩側的內壁上,是26對左右厚壁的矩形小囊,性成熟時(shí)可根據文昌魚(yú)的精巢為白色或卵巢呈現淡黃色進(jìn)行雌雄鑒別。文昌魚(yú)在6~7月產(chǎn)卵,通常產(chǎn)卵和受精都在傍晚進(jìn)行。卵小而含卵黃少,為均黃卵(isolecithal egg),卵徑0.1mm~0.2mm。成熟的精子和卵都是通過(guò)生殖腺壁的破口釋出,墜入圍鰓腔,再隨同水流由腹孔排出,在海水中完成受精作用。
文昌魚(yú)的發(fā)育需經(jīng)歷受精卵—桑椹胚—囊胚—原腸胚—神經(jīng)胚各個(gè)時(shí)期,才孵化成幼體。
受精卵進(jìn)行幾乎均等的全分裂(holoblastic),經(jīng)過(guò)多次細胞分裂后,使許多細胞結成一個(gè)形似實(shí)心圓球的桑椹胚(morula)。經(jīng)過(guò)一系列的分裂分化,進(jìn)而形成囊胚、原腸胚。原腸胚胎已形成內、外兩層細胞,分別稱(chēng)為內胚層(endoderm)和外胚層(ectoderm),原腸胚的后期開(kāi)始胚體延長(cháng)、產(chǎn)生中樞神經(jīng)、胚層進(jìn)一步分化及各器官系統的形成神經(jīng)胚(neurula)。
受精卵經(jīng)過(guò)20多個(gè)小時(shí)后,文昌魚(yú)的胚胎發(fā)育基本結束,全身披有纖毛的幼體就能突破卵膜,到海水中活動(dòng),此時(shí)有白天游至海底夜間升上海面進(jìn)行垂直洄游的生活規律。幼體期約3個(gè)月,然后沉落海底進(jìn)行變態(tài)。幼體在生長(cháng)發(fā)育和變態(tài)的過(guò)程中,身體日益長(cháng)大,出現前庭,鰓裂的數目因發(fā)生次生鰓條而增加了一倍,并由原來(lái)直接開(kāi)口體外而變?yōu)橥ㄈ胄滦纬傻膰w腔中。一齡的文昌魚(yú)體長(cháng)約40mm,性腺發(fā)育成熟,可參與當年的繁殖。有時(shí),在某些特殊情況,幼體被卷入深海,變?yōu)樯詈5木幼≌?,由于一些至今還不清楚的原因,使幼體一直延續到三年都在那里。身體不斷地增長(cháng)、很快地成為大型的幼體,甚至在變態(tài)為成體之前,它的生殖腺早巳開(kāi)始發(fā)育了。長(cháng)滿(mǎn)到11個(gè)月即開(kāi)始成熟。
保護級別
文昌魚(yú)(Amphioxus)作為脊索動(dòng)物門(mén)頭索動(dòng)物亞門(mén)幸存物種,是無(wú)脊椎動(dòng)物演化至脊椎動(dòng)物過(guò)渡典型的活標本。自1774年P(guān)allas發(fā)現文昌魚(yú)以來(lái),它一直受到動(dòng)物學(xué)界重視,是研究包括人類(lèi)在內的脊椎動(dòng)物起源與進(jìn)化的極其珍貴的模式動(dòng)物。文昌魚(yú)在世界各地的分布數量一般不大,唯有在中國沿海分布較廣,但由于棲息環(huán)境遭到破壞等原因,文昌魚(yú)的資源量逐年下降,分布區域變得越來(lái)越狹窄,已淪為稀少物種,我國已把文昌魚(yú)列為二級保護動(dòng)物。
物種分化
文昌魚(yú)科生殖腺左右對稱(chēng)排列于腹部?jì)蓚?,?屬9種,包括白氏文昌魚(yú)(Branchiostoma belcheri)、加州文昌魚(yú)(Branchiostoma californiense)、開(kāi)普斯文昌魚(yú)(Branchiostoma capense)、卡氏文昌魚(yú)(Branchiostoma caribaeum)、佛州文昌魚(yú)(Branchiostoma floridae)、瓦氏文昌魚(yú)(Branchiostoma valdiviae)、維吉尼文昌魚(yú)(Branchiostoma virginiae)等。
主要價(jià)值
科學(xué)研究
文昌魚(yú)雖然是不起眼的小動(dòng)物,但它是從低級無(wú)脊椎動(dòng)物進(jìn)化到高等脊椎動(dòng)物的中間過(guò)渡的動(dòng)物,也是脊椎動(dòng)物祖先的模型。文昌魚(yú)的攝食、排泄等機能都象無(wú)脊椎動(dòng)物的形式,但血管系統、呼吸系統、神經(jīng)系統和胚胎發(fā)生過(guò)程都有了脊椎動(dòng)物的模樣。
文昌魚(yú)還有許多其他器官與脊椎動(dòng)物同源,如可以搏動(dòng)的腹大動(dòng)脈、動(dòng)脈弓以及肝盲囊等,呈現出脊椎動(dòng)物器官發(fā)育的早期狀態(tài),是研究脊椎動(dòng)物器官系統發(fā)育的理想模式生物。文昌魚(yú)身體前部的中胚層是以體腔囊的方式所形成,與棘皮動(dòng)物及半索動(dòng)物相同,身體后部中胚層的發(fā)生方式又與脊椎動(dòng)物一致,由此可見(jiàn)文昌魚(yú)在兩大類(lèi)動(dòng)物中處于過(guò)渡性質(zhì)的居中地位,對動(dòng)物學(xué)的一些基本理論研究方面,可以提供許多有價(jià)值的材料。
在基因組水平上,文昌魚(yú)基因組長(cháng)度大約只有高等脊椎動(dòng)物基因組的17%。在脊椎動(dòng)物出現前不久,脊索動(dòng)物中的一個(gè)分支曾出現過(guò)基因組加倍,后來(lái)這一分支進(jìn)化發(fā)展為現今的脊椎動(dòng)物。頭索動(dòng)物是這種加倍發(fā)生前分化出來(lái)的另一支,其基因組反映了脊椎動(dòng)物祖先的基因組結構特征,是研究脊椎動(dòng)物起源與演化的關(guān)鍵類(lèi)群。
此外,文昌魚(yú)具有個(gè)體小、產(chǎn)卵量大、體外受精和發(fā)育以及胚胎透明便于觀(guān)察等作為實(shí)驗動(dòng)物的優(yōu)點(diǎn)。因此,文昌魚(yú)在脊椎動(dòng)物起源與演化研究中占有極其重要的位置,是研究脊椎動(dòng)物及其組織器官系統發(fā)生以及研究進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)、比較功能基因組學(xué)和比較免疫學(xué)的理想模式生物,對揭示包括人類(lèi)在內的脊椎動(dòng)物基因組的進(jìn)化有很高的學(xué)術(shù)研究?jì)r(jià)值。
經(jīng)濟價(jià)值
文昌魚(yú)作為國家二級保護動(dòng)物,是不允許進(jìn)行任何形式的交易與商業(yè)性開(kāi)發(fā)活動(dòng)。但從學(xué)術(shù)角度與歷史資料看,文昌魚(yú)體內蛋白質(zhì)含量較高,并含有豐富的碘、鐵和磷,脂肪含量較低,是一種營(yíng)養豐富、味道鮮美的海珍品。
文昌魚(yú)體內脂肪含量低,但不飽和脂肪酸含量卻相對較高,約占濕質(zhì)量的1.6%。研究結果表明,文昌魚(yú)蛋白質(zhì)含量比鯧魚(yú)、帶魚(yú)、黃花魚(yú)、明蝦以及牡蠣的含量都高,雄性文昌魚(yú)成體內總蛋白含量為19.05%,雌性為19.73%;另外,文昌魚(yú)富含人體必需的所有8種必需氨基酸;必需氨基酸與總氨基酸和非必需氨基酸之比分別超過(guò)FAO/WHO標準規定的0.40與0.60的要求。由此可知,文昌魚(yú)的蛋白質(zhì)氨基酸營(yíng)養價(jià)值較高。另外,文昌魚(yú)中含有較豐富的脂溶性維生素A、維生素E和水溶性維生素B1、B2、維生素P,其中維生素B2是我國人群膳食容易缺乏的營(yíng)養素之一。和其他海產(chǎn)品相比,文昌魚(yú)的維生素B群含量明顯更高,維生素E含量也較高。氨基酸中的天門(mén)冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸都是決定食物鮮味的主要因子,被統稱(chēng)為風(fēng)味氨基酸(flavor amino acid)。文昌魚(yú)雌雄成體的風(fēng)味氨基酸每100克含量分別為4.74769和4.9666 g,較為豐富,因此文昌魚(yú)口味鮮美,具有潛在的較高經(jīng)濟價(jià)值。
而且在生物化學(xué)上均可見(jiàn)到它具有脊椎動(dòng)物所有的磷酸肌酸物質(zhì),但卻不具備脊椎動(dòng)物所有的血紅蛋白和鐵的化合物,文昌魚(yú)含有一種特殊的釩的元素。

