头盘虫

羽鳃纲头盘虫科无脊椎动物

头盘虫

头盘虫属（Cephalodiscus）是半索动物门羽鳃纲头盘虫科下的唯一一属，因吻扁平呈盘状，故得名头盘虫。[3]截至2024年，在国际综合分类学信息系统（ITIS）的分类标准中，该属在全世界范围内共有18种。[0]头盘虫主要分布在南极圈、非洲南部和欧洲北部的海岸线附近，少数种类在远洋分布，[2]生活在较深的海水中，以柄附在海底，通常多个个体栖居在一栖管中营群居生活。[4][3][5]头盘虫身体对称，通常体型较小，如十二腕头盘虫（Cephalodiscus dodecalophus）体长仅2~3mm；[6][7]身体分为吻、领、躯干三部分，吻呈扁平状，即头盘；领的背部有腕状突起，其上有触手；躯干不长，呈囊状。[3]

头盘虫属（Cephalodiscus）是半索动物门羽鳃纲头盘虫科下的唯一一属，因吻扁平呈盘状，故得名头盘虫。[4]截至2024年，在国际综合分类学信息系统（ITIS）的分类标准中，该属在全世界范围内共有18种。[1]头盘虫主要分布在南极圈、非洲南部和欧洲北部的海岸线附近，少数种类在远洋分布，[3]生活在较深的海水中，以柄附在海底，通常多个个体栖居在一栖管中营群居生活。[5][4][6]

头盘虫身体对称，通常体型较小，如十二腕头盘虫（Cephalodiscus dodecalophus）体长仅2~3mm；[7][8]身体分为吻、领、躯干三部分，吻呈扁平状，即头盘；领的背部有腕状突起，其上有触手；躯干不长，呈囊状。[4]

头盘虫具有一定的医用价值，如吉氏头盘虫 （Cephalodiscus gilchristi），因其虫体有难以腐烂的结构而在生物演化等方面具有科研价值；[9][10]头盘虫栖管附着在海底的岩石上形成毛发状的“白发石”，有一定观赏价值。[11]

最早的头盘虫属物种发现于1882年，是由麦金托什（M'Intosh）在麦哲伦海峡发现的十二腕头盘虫，[3]最新发现的头盘虫属物种为Cephalodiscus planitectus，于2020年被发现于日本相模湾。[12]

历史发现

最早的头盘虫属物种发现于1882年，是由M'Intosh在麦哲伦海峡发现的十二腕头盘虫。而后最早的发现记录在1905年，分别是由英国生物学家哈默·西德尼·弗雷德里克（Harmer, S.F.）在珊瑚礁三角区西部和大西洋西北部的热带海域发现的纤细头盘虫（Cephalodiscus gracilis），和仅分布在珊瑚礁三角区西部的Cephalodiscus sibogae，以及在太平洋西北部的寒温带发现的Cephalodiscus levinseni；同年还有英国动物学家雷·兰克斯特（Edwin Ray Lankester）在斯科舍海和南极洲大陆沿岸发现的Cephalodiscus nigrescens。[3]

起源演化

早期半索动物门中，古羽鳃纲在寒武纪早期就已经出现，而在约五百万年后分支进化成笔石类（Graptolites 现已全部灭绝）动物和羽鳃类动物，而后羽鳃纲动物分支进化为杆壁虫和头盘虫。虽然头盘虫是由羽鳃纲分支演化而来，但其与笔石类的亲缘关系相较羽鳃纲与笔石类更近。[9][13]

系统分类

截至2024年，在国际综合分类学信息系统（ITIS）的分类标准中，该属在全世界范围内共有18种。[1]

物种学名命名人及时间Cephalodiscus agglutinansHarmer and Ridewood, 1913Cephalodiscus atlanticusBayer, 1962Cephalodiscus australiensisJohnston and Muirhead, 1951Cephalodiscus caliciformisEmig, 1977Cephalodiscus densusAndersson, 1907Cephalodiscus dodecalophusM'Intosh, 1882Cephalodiscus evansiRidewood, 1918Cephalodiscus fumosusJohn, 1931Cephalodiscus gilchristiRidewood, 1908Cephalodiscus gracilisHarmer, 1905Cephalodiscus graptolitoidesDilly, 1993Cephalodiscus hodgsoniRidewood, 1907Cephalodiscus indicusSchepotieff, 1909Cephalodiscus kempiJohn, 1931Cephalodiscus levinseniHarmer, 1905Cephalodiscus nigrescensLankester, 1905Cephalodiscus sibogaeHarmer, 1905Cephalodiscus solidusAndersson, 1907

未被收录的物种有2020年在日本本州南部海岸相模湾发现的Cephalodiscus planitectus ，已灭绝的物种有Cephalodiscus lutetianus和Cephalodiscus nusplingensis。[12]

形态特征

头盘虫通常体型较小[3]，如十二腕头盘虫的体长仅2~3mm[8]，群栖于一个有许多小孔的公共管鞘内，彼此独立，管鞘胶质。头盘虫的身体由吻、领、躯干三部分构成。[8][4]

头盘虫的栖管
头盘虫的栖管

吻

头盘虫的吻扁平呈盘状，故得名头盘虫，口开于头盘的基部腹面。[4]口内有一短管称为口索；咽部有一对鳃裂。[8]

领

领的背部有数量不同的腕状突起，腕上生有5~9对羽状触手，可摆动引起水流，腕和触手上有食物沟。领部有大神经节以及分布到吻部和腕状突起的神经。肛门开口于领的背部。[8]

躯干

躯干不长，呈囊状，其中包含生殖、消化器官和连接其他个体的柄。[4][13]

Cephalodiscus densus 在电子显微镜下的图像
Cephalodiscus densus 在电子显微镜下的图像

特殊物种

Cephalodiscus planitectus是从日本相模湾城岛附近100-300米深的岩石斜坡上采集到的，这个新物种的头盘形态与其他已知的头盘虫属动物不同，通常彼此隔离，且头盘通常光滑扁平，没有任何突起，栖管也通常没有分支。分子层面的研究表明Cephalodiscus planitectus是现存其他头盘虫的姊妹群。[14]

分布范围

头盘虫主要分布在南极圈、非洲南部和欧洲北部的海岸线附近，少数种类在远洋分布。[2]

头盘虫在世界范围内的分布
头盘虫在世界范围内的分布

栖息环境

头盘虫属同大多数羽鳃纲动物一样，生活在600m以下的近海海底，以柄附在海底，营群体生活。[5][15]

进食

头盘虫可利用领背部附生有羽状触手腕状突起摆动引起水流，使食物沿着腕和触手上的食物沟导入口内；[8]对纤细头盘虫（Cephalodiscus gracilis）的研究显示，一个群体内的成熟个体会将触手环绕在管鞘外，形成球形的网状结构，其外表面流动的粘液可以运送食物。[16]

群栖

头盘虫通常多个个体共同栖居在一个有许多小孔的公共管鞘内，彼此独立，但彼此以肉质柄相连，管鞘胶质。[8][4][13]栖居在同一管鞘内的个体彼此之间有发育的差异，即同时存在成熟和未成熟个体。[16]

生长繁殖

头盘虫为雌雄异体，除有性生殖外还可以出芽生殖的方式进行无性生殖。[8]其中有性生殖一般为体内受精，成熟的头盘虫输卵管管腔较大，可容纳精子。[17]

头盘虫的中胚层由原肠以肠腔法形成。不是所有的受精卵都会发育为能动的幼虫，有一些会直接跳过该阶段发育为成虫。[17]

药用价值

从吉氏头盘虫体内分离出的头孢抑素（cephalostatins）为美国国家癌症研究所（NCI）测试中细胞毒性最强的海洋天然化合物，在癌症中表现出了较强的肿瘤抑制能力。[10]

演化研究

头盘虫作为半索动物，与脊索动物有一定的共同点，如咽鳃裂和有空腔的背神经索（脊索动物的背神经管），同时其中胚层形成方式与棘皮动物相同，加之作为羽鳃纲动物，身体结构有难以腐烂的部分，化石得以很好地保留，可作为研究无脊椎动物到脊椎动物中过渡类型的重要材料。[8][9]

观赏价值

头盘虫栖管附着在海底的岩石上形成毛发状的“白发石”，石头上的“白发”还会生长，原本作为个人收藏，后经研究证实该收藏品实为某种头盘虫，现也作为个人藏品或在各大水族馆展示。[11]

相关新闻

1987年4月的一天，奇石收藏者田恩宏在中国青岛一个市场闲逛的时候，发现了一块长着白色头发的奇怪石头，并以18000元的价格买下这块石头。半年后，田恩宏发现原来石头上的白发好像长长了，这让他兴奋不已。从2001年开始，田恩宏一家人开始带着它参加各种各样的奇石展览会，它在各种展会评比中获得了众多的奖项。随着这块石头的知名度越来越高，为了揭开石头长头发的秘密，田恩宏决定找更加专业的人士来破解谜团。2004年底，田恩宏的家人带着这个石头来到北京大学地质系。经过检验后，崔教授建议田恩宏去一趟中科院海洋研究所，因为检验的结果表明可能是一种海洋生物。[18]

后来，从事海洋植物研究已经50年的夏邦美教授开始了对这块石头的鉴定，在显微镜下，夏教授看到了她从来都没见过的现象，这块石头是空管子结构，说明这种生物不是海洋植物。但从事海洋脊椎动物分类学研究40多年的刘锡兴教授却从来都没见过这种动物。突然，刘教授想起了他看过的一本书，里面介绍了一种被称为头盘虫的海洋动物似乎和这种东西十分类似。头盘虫种类不多，中国过去没有正式记载。经过中科院海洋研究所很多专家的研究最终证实，这些生长在这块石头上的物体的确就是头盘虫，这也是中国科学家首次收集到头盘虫的标本。[18]

最后专家也为我们描述了这种动物的生存景象，也由此弄清了这块石头的前世今生：这块普通的石头经冲刷多年形成卵石，由于没有了大的波浪冲刷，海洋动物头盘虫的浮游幼体开始附着在上面生长，这种细管状动物以海洋中有机碎屑为食，逐渐生长。这种高等的无脊椎动物附在石头上渐渐与石头成为一体，直到死亡。[18]

参考资料 18

  1. Cephalodiscus — ITIS
  2. Cephalodiscus — GBIF
  3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5049775/
  4. 参考 4
  5. 参考 5
  6. 参考 6
  7. 参考 7
  8. 参考 8
  9. https://www.researchgate.net/publication/375431206_A_Silurian_pseudocolonial_pterobranch
  10. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/np070534e
  11. 参考 11
  12. Cephalodiscus — GBIF
  13. 参考 13
  14. https://bioone.org/journals/zoological-science/volume-37/issue-1/zs190010/Cephalodiscus-planitectus-sp-nov-Hemichordata--Pterobranchia-from-Sagami-Bay/10.2108/zs190010.short
  15. 参考 15
  16. https://zslpublications.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1469-7998.1985.tb04926.x
  17. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/azo.12015
  18. 石头长白发解密 专家证实为头盘虫附着石头所致 — 搜狐网
广告位：底部（ad-bottom）—— 请到中台「公共区块」编辑此内容