
秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,C. elegans)的生物学特征可以归纳如下:
一、基本形态与结构
- 体型与大小:秀丽隐杆线虫呈蠕虫状,两侧对称,成体长度约为1.0~1.5毫米,身体直径约为70微米。其体型小,通身透明,易于在显微镜下观察。
- 体表结构:体表覆盖有一层角质层,无分节,具有4条主要的表皮索状组织及1个充满体液的假体腔。
- 解剖构造:基本解剖构造包括口、咽、肠、性腺及胶原蛋白角质层。雌雄同体具有2个卵巢、输卵管、藏精器及单一子宫;雄性则具有1个单叶性腺、输精管及1个特化为交配用的尾部。
二、性别与生殖
- 性别比例:绝大多数个体为雌雄同体,雄性个体仅占群体的0.2%。雌雄同体可自体受精或双性生殖。
- 生殖能力:在20℃下,雌雄同体平均繁殖力为300~350个后代;但若与雄虫交配,可产生多达1400个以上的后代。
三、生命周期
- 胚胎期:胚胎发生大致分成增殖期和器官与形态形成期。增殖期受精卵会从一个细胞逐渐增殖成大约550个必要的未分化细胞,形成含有三胚层的球型构造(外胚层、中胚层、内胚层)。形态形成期胚胎会增长并形成完全分化的组织和器官。
- 幼虫期:卵孵化后,会经历四个幼虫期(L1~L4)。在食物不足或族群拥挤的情况下,秀丽隐杆线虫会进入一种特殊的幼虫期——dauer幼虫阶段,该阶段幼虫能对抗逆境且不会老化。
- 成虫期:雌雄同体在L4期生产精子,并在成虫期产卵。在适宜的温度下(如22℃~25℃),秀丽隐杆线虫大概在孵化后的45~50小时就会变成成熟的雌雄同体并产下第一个卵。
- 寿命:在实验室中20℃的情况下,秀丽隐杆线虫的平均寿命约为2~3周,而发育一个世代仅需4天左右的时间。
四、细胞特性
- 细胞数量与命运:秀丽隐杆线虫的细胞数量恒定,雌雄同体成虫有959个体细胞,雄虫有1031个体细胞。每个体细胞的发展命运都已被确立,且这个细胞世系的规律在各个个体之间是几乎不变的。
- 细胞凋亡:在秀丽隐杆线虫中,许多多余的细胞(如雌雄同体中的131个细胞)会经由细胞凋亡的过程被除去。细胞凋亡现象及其机理最早是在线虫中被揭示的。
五、生态与习性
- 食性:秀丽隐杆线虫以细菌为食,如大肠杆菌(Escherichiacoli),易于在实验室中大量培养。
- 生活环境:生活在温度恒定的环境中,居住在土壤中,属于自由生活线虫类,对人类无害。
综上所述,秀丽隐杆线虫具有独特的生物学特征,使其成为神经科学、遗传学、发育生物学等领域的重要模式生物。
