夏光遠(yuǎn)，王德祥*

(1.廈門大學(xué) 海洋與地球?qū)W院 海洋生物制備技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361102；2.廈門大學(xué) 福建省海陸界面生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361102；3.廈門市海灣生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361102)

荔枝海綿(Tethyasp.)形態(tài)及愈傷過程的觀察研究

夏光遠(yuǎn)1，2，3，王德祥1，2，3*

(1.廈門大學(xué) 海洋與地球?qū)W院 海洋生物制備技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361102；2.廈門大學(xué) 福建省海陸界面生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361102；3.廈門市海灣生態(tài)保護(hù)與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361102)

海綿動(dòng)物具備很強(qiáng)的愈傷再生能力。荔枝海綿是海綿動(dòng)物中比較特殊的類群，它有皮質(zhì)層細(xì)胞(cortex)和領(lǐng)細(xì)胞層細(xì)胞(choanoderm)的初步分化。本文對(duì)荔枝海綿的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，并通過切割的方法，有針對(duì)性地移除荔枝海綿的特定結(jié)構(gòu)，觀察其愈傷過程，以期了解海綿愈傷過程的主要變化及各部分在愈傷過程中的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，愈傷過程發(fā)生的主要變化為未受創(chuàng)部分的細(xì)胞向受創(chuàng)部分遷移導(dǎo)致的細(xì)胞重新排布；其身體結(jié)構(gòu)中的領(lǐng)細(xì)胞層和皮質(zhì)層對(duì)其生存愈傷是必要的，而骨針核心對(duì)其愈傷影響較小。

荔枝海綿；形態(tài)學(xué)；愈傷

1 引言

一般認(rèn)為，在動(dòng)物進(jìn)化中海綿動(dòng)物很早就分離出來，并進(jìn)化成區(qū)別于其他后生動(dòng)物的一個(gè)側(cè)枝，又稱“側(cè)生動(dòng)物”(Parazoa)[1]。其胚胎發(fā)育過程中動(dòng)物極及植物極細(xì)胞的后期分化不同于其他所有后生動(dòng)物，另外海綿動(dòng)物體內(nèi)的領(lǐng)細(xì)胞(choanocyte)除了與原生動(dòng)物的領(lǐng)鞭毛蟲類相似之外，在絕大多數(shù)其他后生動(dòng)物中不曾發(fā)現(xiàn)。海綿動(dòng)物具有一些獨(dú)特的身體結(jié)構(gòu)，如骨架(skeleton)。骨架是由分布在中膠層的鈣質(zhì)或硅質(zhì)的骨針(spicule)和(或)類蛋白質(zhì)的海綿質(zhì)纖維(spongin fiber)或稱海綿絲彼此連接而組成，骨針以各種不同的方式排列結(jié)合，可以形成不同的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的環(huán)境條件，骨針和骨架的結(jié)構(gòu)也是海綿動(dòng)物重要的分類依據(jù)。骨架支持起了海綿特有的適應(yīng)固著生活的體內(nèi)水流通道即水溝系(canal system)，后者起到了高等動(dòng)物相類似的呼吸、循環(huán)、消化、排泄、生殖等多個(gè)系統(tǒng)的功能。海綿有很強(qiáng)的再生(regeneration)能力，機(jī)體受損傷后能恢復(fù)其失去的部分，并能誘導(dǎo)體細(xì)胞發(fā)生胚胎化轉(zhuǎn)變(somatic embryogenesis)，機(jī)體的所有細(xì)胞都能參與結(jié)構(gòu)和機(jī)能的重新組織，形成新個(gè)體。但對(duì)于海綿再生的研究多集中于其存活率以及生物量恢復(fù)的時(shí)間與速率[2]，以及海綿養(yǎng)殖過程中進(jìn)行移植(explant)等操作所產(chǎn)生的損傷的修復(fù)過程[3]。

荔枝海綿屬(Tethya)是尋常海綿綱(Demospongiae)，荔枝海綿目(Tethyida)，荔枝海綿科(Tethyidae)的模式屬[4]。它在福建近岸均有分布，但數(shù)量較少。其繁殖方式分為有性繁殖和無性繁殖，其中無性繁殖主要是出芽生殖(budding)等方式[5—7]。Nickel等針對(duì)它獨(dú)特的身體結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性展開過很多研究。其個(gè)體結(jié)構(gòu)由皮質(zhì)層(cortex)、領(lǐng)細(xì)胞層(choanoderm)、骨針(style)組成的核心(center)及貫穿個(gè)體的大骨針束(megasclere bundles)組成，細(xì)胞分化較其他海綿較為徹底[8—9]。與多數(shù)海綿相比較，荔枝海綿具有較為不同的生物學(xué)特性。一般海綿的成體多為終身固著，除了開閉出入水孔外幾乎完全沒有運(yùn)動(dòng)和主動(dòng)形變能力，而荔枝海綿則不然，它能在附著基上進(jìn)行緩慢的移動(dòng)[10—11]；且整體具有規(guī)律性的收縮和舒張的能力，短時(shí)間體積變化可達(dá)70%，這種規(guī)律性舒縮與海綿體內(nèi)的扁平細(xì)胞有關(guān)，且會(huì)受到神經(jīng)遞質(zhì)類物質(zhì)的影響，暗示著這類海綿有著類似原始神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)[12—14]。

如前所述，荔枝海綿的細(xì)胞分化較明顯，因此其再生能力預(yù)測(cè)不像其他海綿那樣任意切成小塊都能形成獨(dú)立存活的個(gè)體。本研究通過主動(dòng)地破壞其身體結(jié)構(gòu)，來對(duì)這類獨(dú)特的海綿愈傷再生的能力與過程進(jìn)行研究。了解這類海綿個(gè)體的愈傷能力，將增進(jìn)我們對(duì)海綿這個(gè)生物類群的特性和多細(xì)胞生物身體結(jié)構(gòu)形成與維持的認(rèn)知。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

荔枝海綿實(shí)驗(yàn)樣品25個(gè)，采集于福建省漳州市東山灣(23.801 5°N，117.592 8°E)，直徑在14～31 mm之間不等。采樣時(shí)小心地將荔枝海綿從附著基上剝離，避免離水，采用PE塑料袋密封并充入醫(yī)用純氧的方式帶回實(shí)驗(yàn)室。將樣品放入實(shí)驗(yàn)室1 200 L的循環(huán)恒溫養(yǎng)殖系統(tǒng)暫養(yǎng)，保持海水溫度(24±1)℃、鹽度(32±1)，不間斷流水，自然光照，不額外投喂餌料。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 海綿骨針標(biāo)本的制作

骨針標(biāo)本的制作方法為：取約20 mg海綿樣品于1.5 mL離心管中，加5%次氯酸鈉溶液，55℃水浴至樣品完全消化。離心(500 r/min，2 min)，棄去上層清液，用蒸餾水沖洗骨針樣品，重復(fù)離心清洗3～4次，將骨針樣品滴至載玻片上晾干，滴加中性樹脂，蓋上蓋玻片，待中性樹脂凝固即完成玻片制作。

2.2.2 荔枝海綿骨架冷凍切片的制作

骨架切片制備在冷凍切片機(jī)(萊卡CM1900型)上進(jìn)行。取待觀察的海綿樣品置于載玻片上，用包埋劑包埋，放在樣品頭上充分冷卻后徒手切片，樣品片厚度約1 mm。切面要通過樣品的核心且與創(chuàng)口面垂直，以最大程度體現(xiàn)愈傷過程發(fā)生的變化。將切下的樣品片置于另一片載玻片上，用純水沖去包埋劑。吸去多余的水分，滴加二甲苯浸沒樣品片使樣品脫水透明。最后滴加中性樹脂，蓋上蓋玻片，完成制作。

2.2.3 對(duì)荔枝海綿皮質(zhì)層和領(lǐng)細(xì)胞層的切割方式

為研究荔枝海綿皮質(zhì)層、領(lǐng)細(xì)胞層及骨針核心在荔枝海綿創(chuàng)傷愈合過程中的作用，設(shè)計(jì)了兩類主要的切割方式。一是僅損傷皮質(zhì)層，切除部分皮質(zhì)層(P)時(shí)盡量避免對(duì)領(lǐng)細(xì)胞層(L)的損傷，創(chuàng)傷面在皮質(zhì)層和領(lǐng)細(xì)胞層之間，如圖1a～d所示。有7個(gè)樣本實(shí)施圖1a切割方式，其中2個(gè)樣本用于愈傷過程的持續(xù)觀察，另5個(gè)用于骨架切片的連續(xù)取樣。圖1b～d切割方式則各有2個(gè)平行樣。二是將皮質(zhì)層、領(lǐng)細(xì)胞層和骨針核心同時(shí)損傷的切割方式，切割方向平行于大骨針束，避免對(duì)大骨針束的損傷。如圖1e、1f所示，其中實(shí)驗(yàn)e為將荔枝海綿個(gè)體等分為兩部分，有5個(gè)平行樣本；實(shí)驗(yàn)f將荔枝海綿個(gè)體上的一小部分X切下，余下部分為Y，有7個(gè)平行樣本。

2.2.4 愈傷過程的觀察與記錄

在實(shí)驗(yàn)過程中，每天定時(shí)進(jìn)行觀察、拍照，記錄實(shí)驗(yàn)材料的形態(tài)變化。當(dāng)觀察的海綿死亡或愈傷達(dá)到領(lǐng)細(xì)胞層愈合，皮層愈合等狀態(tài)時(shí)，將實(shí)驗(yàn)材料從養(yǎng)殖水體中取出直接放入-22℃冰箱凍存，制備骨針及骨架切片觀察。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 荔枝海綿的形態(tài)

與多數(shù)海綿沒有固定的形態(tài)不同，荔枝海綿的形態(tài)結(jié)構(gòu)較為固定，主要特征為(圖2)：整體為球形，最外層是堅(jiān)韌而富彈性的皮質(zhì)層，包裹著疏松的領(lǐng)細(xì)胞層，個(gè)體中心有一個(gè)由針狀骨針組成的核心，由這個(gè)核心輻射出許多同樣由針狀骨針平行排列組成的大骨針束(megasclere bundles)，大骨針束穿透領(lǐng)細(xì)胞層到達(dá)皮質(zhì)層，原來基本相互平行的針狀骨針或放散成花束狀結(jié)構(gòu)(bouquet)，在皮質(zhì)層表面形成一個(gè)個(gè)疣狀突起(verrucose prominence)；或者保持互相平行而穿出海綿表面，形成刺狀突起(spinous prominence)，刺狀突起的末端可能有芽體(bud)。皮質(zhì)層表面的突起數(shù)量和大骨針束的數(shù)量是緊密相關(guān)的，海綿表面的每個(gè)疣狀或刺狀突起都對(duì)應(yīng)著內(nèi)部的一個(gè)大骨針束，二者在空間上的位置相對(duì)固定。

荔枝海綿的這種大骨針束貫穿皮質(zhì)層-領(lǐng)細(xì)胞層-核心的結(jié)構(gòu)模式，其細(xì)胞的分化程度較高。每個(gè)個(gè)體包含的4種基本結(jié)構(gòu)，每一種都由不同種類的骨針(圖3)、不同的組合方式形成其獨(dú)特的骨架結(jié)構(gòu)。骨針核心和大骨針束幾乎完全由棒針狀骨針(style)組成，但是排列方式不同；尺寸小得多的頭星狀骨針(tylaster)僅分布在皮質(zhì)層和外層領(lǐng)細(xì)胞層之中，至于大小介于前二者之間的球星形骨針(spheraster)或球真星骨針(spheroxyaster)，則完全分布于皮質(zhì)層之中。

圖1 荔枝海綿的切割方式Fig.1 The cutting patterns of Tethya sp.a～d中灰色部分為P，其余部分為L(zhǎng)；e中切割形成的兩部分沒有區(qū)別；f中灰色部分為X，其余部分為YIn a～d，P represent the gray part，and L represent the rest part;in e，there is no difference between the two parts;in f， X represent the gray part，and Y represent the rest part

圖2 荔枝海綿(Tethya sp.)的結(jié)構(gòu)Fig.2 The structure of Tethya sp．

圖3 荔枝海綿(Tethya sp.)的骨針Fig.3 The spicule of Tethya sp．

圖4 離體的海綿皮質(zhì)Fig.4 The cortex cut off from the sponge sample

圖5 離體皮質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)變化Fig.5 The change of skeleton structure of cortex cut off from the sponge body

圖6 損失小半皮質(zhì)的荔枝海綿個(gè)體愈傷過程Fig.6 The wound healing process of an individual with less than half cortex lost

圖7 損失小半皮質(zhì)的個(gè)體骨架修復(fù)過程Fig.7 The skeleton healing process of the individuals with less than half cortex lost

3.2 皮質(zhì)層和領(lǐng)細(xì)胞層在愈傷過程中的作用

3.2.1 單純皮質(zhì)層在切割后發(fā)生的變化

a～d切割方式(圖1)獲得的P部分均為不含領(lǐng)細(xì)胞的離體皮質(zhì)層，共有13個(gè)樣本，全部在切割48 h之內(nèi)死亡，表現(xiàn)為離體皮質(zhì)層進(jìn)行劇烈的形態(tài)變化(圖4)，表面出現(xiàn)白色霉變，之后腐爛。形態(tài)變化大體規(guī)律為海綿結(jié)構(gòu)沿大骨針束的方向極度伸長(zhǎng)，在原來的表面上形成許多突起，其形狀介于正常狀態(tài)下的刺狀突起和疣狀突起之間。骨架切片顯示(圖5)，皮質(zhì)層中的針狀骨針沿大骨針束向外移動(dòng)顯得沒有規(guī)律，排列雜亂，不像形成刺突的骨針那樣排列有序。

3.2.2 失去不同量皮質(zhì)層的個(gè)體受創(chuàng)后的愈傷現(xiàn)象

a～d切割方式分離的L部分為失去不同量皮質(zhì)層的個(gè)體。其中，通過a切割方式分離的損失小半(約全部的1/8)皮質(zhì)層的樣本共7個(gè)，全部愈傷完成或有愈傷完成的趨勢(shì)(有幾個(gè)個(gè)體未愈傷完成即用于切片觀察)；通過b切割方式分離的L部分(損失一半皮質(zhì)層)共2個(gè)，一個(gè)愈傷完成，另一個(gè)在實(shí)驗(yàn)持續(xù)的14 d內(nèi)一直處于愈傷的過程中，但截至實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)尚未完成愈傷；通過c切割方式分離的L部分(損失大半皮質(zhì)層)共2個(gè)，在切割后3～5 d都死亡，表現(xiàn)為形態(tài)劇烈變化得很不規(guī)則，表面覆蓋白色霉變，有腐臭氣味。通過d切割方式形成的L部分(失去全部皮質(zhì)層)共2個(gè)，一個(gè)切割后2 d即死亡，狀態(tài)與c方案切割的L部分相似。另一個(gè)截至實(shí)驗(yàn)結(jié)束取樣分析的第14 d為止也未完成愈傷。以損失小半皮質(zhì)層的樣本為例，生物的個(gè)體愈傷情況和骨架修復(fù)過程如圖6和圖7所示，骨針核心受損的個(gè)體愈傷過程如圖8所示。由于圖7中所用切片來自不同個(gè)體，各階段愈傷的時(shí)間存在個(gè)體差異，故各愈傷階段不標(biāo)示切割后時(shí)間，下文圖9和圖11情況相同。

綜合生活狀態(tài)觀察以及骨架切片觀察的結(jié)果，損失少量皮質(zhì)層的荔枝海綿愈傷過程具體如下：

(1)創(chuàng)傷初期，內(nèi)部的領(lǐng)細(xì)胞層暴露在外，創(chuàng)口顯得十分粗糙；而皮質(zhì)層具有一定收縮能力，在受創(chuàng)時(shí)收縮，甚至可能拉扯創(chuàng)口使之?dāng)U大；

(2)切割之后1 d內(nèi)，暴露的領(lǐng)細(xì)胞層會(huì)收縮，表面變得平滑，此時(shí)創(chuàng)口被領(lǐng)細(xì)胞層所圍繞的大骨針束會(huì)突出于領(lǐng)細(xì)胞層之外；

(3)此后(切割后約2～3 d內(nèi))，創(chuàng)口部分突出在外的大骨針束也慢慢收縮，創(chuàng)口整體變得平整。與創(chuàng)口變平整的同時(shí)或稍晚些，創(chuàng)口邊緣的皮質(zhì)層開始逐漸向創(chuàng)口中心遷移，創(chuàng)口周圍未受損的大骨針束由原來的筆直狀態(tài)向創(chuàng)口中心彎折，二者同步表現(xiàn)出由四周向中心匯聚的趨勢(shì)；

(4)切割后3 d至1周間，創(chuàng)口周圍遷移來的皮質(zhì)逐漸完全覆蓋暴露的領(lǐng)細(xì)胞層，使創(chuàng)口愈合，但總體形狀尚未恢復(fù)球形；

(5)切割約1周后，個(gè)體形態(tài)基本恢復(fù)。

當(dāng)原有的皮質(zhì)層大量或完全損失時(shí)，生物難以通過原有皮質(zhì)的遷移來縮小創(chuàng)口，因而很容易死亡，死亡率隨著皮質(zhì)層損失的程度增大而上升。

3.3 骨針核心在愈傷過程中的作用

綜合e、f兩種切割方式所形成的3種受損個(gè)體愈傷結(jié)果，在完成愈傷的個(gè)體中，既有骨針核心保持完整的，也包括骨針核心受損的乃至徹底失去骨針核心的。各種受損個(gè)體在切割后均有一定概率愈傷形成完整的個(gè)體。骨針核心受損的個(gè)體，在其外部形態(tài)完全恢復(fù)正常時(shí)，骨針核心仍表現(xiàn)出受損的狀態(tài)；而失去骨針核心的個(gè)體，在愈傷過程中通過大骨針束聚集而再次形成了新的骨針核心。

3.3.1 骨針核心受損的個(gè)體愈傷過程

e切割方式使得個(gè)體包括骨針核心被平均分成了兩部分。5個(gè)荔枝海綿整體切割形成10個(gè)實(shí)驗(yàn)材料，其中來自2個(gè)個(gè)體的4個(gè)實(shí)驗(yàn)材料死亡，而6個(gè)成功愈合，存活率較高。其愈傷過程為：

(1)因?yàn)槔笾＞d皮質(zhì)層的收縮性導(dǎo)致受創(chuàng)個(gè)體的形變，創(chuàng)口會(huì)向外凸起，使原呈半球形的海綿略呈錐形，受創(chuàng)的骨針核心位于錐形的尖端。因?yàn)榍懈罘较蚧緵]有切斷任何大骨針束，所以大骨針束很少暴露，創(chuàng)口十分平滑；

(2)切割后1～5 d之間，觀察到創(chuàng)口周圍的皮質(zhì)細(xì)胞向創(chuàng)口轉(zhuǎn)移，創(chuàng)口逐漸縮小，而個(gè)體內(nèi)部的大骨針束也表現(xiàn)出了相應(yīng)的彎折變化，但是海綿塊的形狀在愈傷過程中保持錐形。

(3)直到皮質(zhì)層結(jié)構(gòu)完全覆蓋創(chuàng)口后(切割5 d以后)，骨針核心才慢慢向個(gè)體中心轉(zhuǎn)移，個(gè)體逐漸恢復(fù)球形；

(4)直至切割后15 d實(shí)驗(yàn)結(jié)束，個(gè)體形狀基本恢復(fù)球形，切片后發(fā)現(xiàn)骨針核心的形狀和位置都沒能恢復(fù)，一直保持著受損的半球形，稍偏向創(chuàng)口方向。

個(gè)體愈傷情況和骨架修復(fù)過程見圖8和圖9。

圖8 骨針核心受損的個(gè)體愈傷過程Fig.8 The wound healing process of an individual with the sponge center wounded

圖9 骨針核心受損的骨架修復(fù)過程Fig.9 The skeleton healing process of an individual with the sponge center wounded

圖10 骨針核心未受損的個(gè)體和無骨針核心的損傷部分愈傷過程Fig.10 The wound healing process of an individual with the sponge center unwound-ed/lost

圖11 骨針核心完全損失的骨架修復(fù)過程(創(chuàng)口均在視野上方)Fig.11 The skeleton healing process of an individual with the sponge center lost

圖12 可能的受損成分排出體外的過程與被排出部分的切片F(xiàn)ig.12 The process of the possibly damaged part be discharged from main body， and the skeleton section of the discharged part

3.3.2 骨針核心未受損的個(gè)體愈傷過程

f切割方式形成的Y部分共7個(gè)樣本，2個(gè)未能愈合而死亡，另5個(gè)愈傷完成或有趨勢(shì)愈傷為新的荔枝海綿個(gè)體的趨勢(shì)(中途被取樣用于切片觀察)，其存活率較高。因?yàn)閒切割方式的切割方向基本是沿著大骨針束方向，所以創(chuàng)口比較平滑，大骨針束很少暴露，無需經(jīng)歷創(chuàng)口平滑階段。對(duì)于這些樣本，失去的部位只占整體的一小部分，對(duì)整體形狀的影響不很大，其個(gè)體愈傷過程(圖10較大的樣本)及骨架修復(fù)過程與損失少量皮質(zhì)層的個(gè)體(如a的切割方式)愈傷過程較為接近，不再重復(fù)描述。

3.3.3 無骨針核心的損傷部分愈傷過程

f切割方式形成的X部分共7個(gè)樣本，2個(gè)未能愈傷而死亡(與3.3.2中Y部分死亡的2個(gè)樣本分別來自同一整體)，另5個(gè)愈傷完成或有愈傷為新的荔枝海綿個(gè)體的趨勢(shì)，其存活率較高。這一組樣本切割后失去了大部分的生物量，其形狀呈錐形，且錐形的尖端沒有骨針核心。愈傷的過程描述如下：切割后，創(chuàng)口周圍的皮質(zhì)層即開始向創(chuàng)口轉(zhuǎn)移，使得創(chuàng)口縮小直至消失；而錐形的海綿塊尖端分散的大骨針束隨著創(chuàng)口縮小，逐漸匯聚成一個(gè)大的平行的骨針簇。創(chuàng)口消失的同時(shí)，骨針簇匯聚的地方即新個(gè)體的邊緣形成了新的骨針核心。在創(chuàng)口消失之后，新的骨針核心的位置由新個(gè)體的表面逐漸移動(dòng)至中心。其個(gè)體愈傷情況和骨架修復(fù)過程見圖10(較小的樣本)和圖11。

3.4 在切割中受損的成分的可能去向

切割不一定會(huì)造成整個(gè)生物個(gè)體的死亡，但一定會(huì)造成創(chuàng)口附近一些結(jié)構(gòu)成分的損傷。這些受創(chuàng)的成分，如折斷的骨針及大骨針束，受損的細(xì)胞在愈傷過程中會(huì)逐漸形成一些不規(guī)則的突起，并最終被排出。這些被排出的部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，骨針種類混雜、排列凌亂，同時(shí)含有大量不完整的骨針如圖12所示。

4 結(jié)論與討論

總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，荔枝海綿身體各部結(jié)構(gòu)在愈傷中起到的作用如下：(1)由離體的獨(dú)立皮質(zhì)層無法存活的現(xiàn)象可知，領(lǐng)細(xì)胞層的存在對(duì)于個(gè)體的存活是必要的；(2)皮質(zhì)層在愈傷過程中起到迅速縮小傷口、保護(hù)內(nèi)部的作用，其存在對(duì)于生存和愈傷也是十分重要的。損失少量皮質(zhì)層的個(gè)體能夠愈傷而恢復(fù)正常，但其成活率隨著受創(chuàng)程度的增大而下降；(3)骨針核心的主要成分是骨針而不是細(xì)胞，因此對(duì)生物的生存影響較小，其存在、受創(chuàng)與否對(duì)荔枝海綿能否愈傷再生無明顯影響，它僅僅是生物形態(tài)上的中心，而非功能上的中心。

原細(xì)胞是海綿體中必不可少的一種細(xì)胞，通常認(rèn)為它能夠多向分化，從而轉(zhuǎn)化為多種其他細(xì)胞類型，在海綿細(xì)胞中扮演類似干細(xì)胞的角色，可能是愈傷過程的主要參與者。本實(shí)驗(yàn)并未從細(xì)胞分化層面對(duì)荔枝海綿的愈傷過程進(jìn)行觀察研究，因此不能確定原細(xì)胞分化形成新的特化細(xì)胞過程在愈傷過程中具體的方式和作用。但在本實(shí)驗(yàn)愈傷成功的個(gè)體中，愈傷過程中創(chuàng)口周圍的皮質(zhì)層和大骨針束表現(xiàn)出了同步的向創(chuàng)口中心匯聚的趨勢(shì)。由于皮質(zhì)層與大骨針束的相對(duì)位置是被花束狀結(jié)構(gòu)或刺狀突起結(jié)構(gòu)所固定的，所以通過大骨針束的彎曲現(xiàn)象可以判定荔枝海綿愈傷過程中覆蓋創(chuàng)口的皮質(zhì)層結(jié)構(gòu)大部分來源于原有的皮質(zhì)層遷移。保持了接近原生物的各種細(xì)胞比例的殘?bào)w如失去骨針核心的錐形結(jié)構(gòu)，可以愈傷恢復(fù)；如果大比例損失某一種細(xì)胞，使得生物體各種細(xì)胞的相對(duì)比例失衡，則會(huì)最終導(dǎo)致生物的死亡，如各種離體的單純皮質(zhì)層，或損失大量皮質(zhì)層的領(lǐng)細(xì)胞層，即使保留的總生物量較大，最終也都會(huì)死亡。如此的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，荔枝海綿愈傷過程的早期，較少發(fā)生細(xì)胞種類的轉(zhuǎn)變，而主要是通過對(duì)已有細(xì)胞遷移重新排布來完成整體結(jié)構(gòu)的復(fù)原?？梢酝茰y(cè)，在荔枝海綿的愈傷過程中細(xì)胞的遷移和分化是同時(shí)存在的，在荔枝海綿受損的早期主要是通過各部分細(xì)胞的遷移進(jìn)行傷口的愈合；在愈傷的后期再通過細(xì)胞的分化及增殖完成結(jié)構(gòu)的修復(fù)。前者在愈傷方面的效果要遠(yuǎn)比后者明顯，因而掩蓋了后者的作用效果，即直接在創(chuàng)口區(qū)域形成愈傷結(jié)構(gòu)。

綜上，我們可以如此概括荔枝海綿的愈傷現(xiàn)象，荔枝海綿愈傷的策略主要是對(duì)殘存已分化細(xì)胞的重新排布，先通過皮質(zhì)層細(xì)胞的遷移和大骨針束的彎折盡快使皮質(zhì)層結(jié)構(gòu)覆蓋創(chuàng)口，減少受創(chuàng)領(lǐng)細(xì)胞層的暴露，而后再調(diào)整整體的形態(tài)恢復(fù)正常。切割中受損的成分將在此愈傷過程中被逐漸排出體外。

將荔枝海綿的愈傷與其他多細(xì)胞生物進(jìn)行對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)這種以細(xì)胞重新排布為主的愈傷方式是十分獨(dú)特的，但也是十分有效的。例如，扁形動(dòng)物也具有極強(qiáng)的細(xì)胞再組織以及再生能力，被切割后仍有能力再生為完整的個(gè)體或特殊的異形個(gè)體，這種能力主要來自于其體內(nèi)的未分化細(xì)胞。切割后，扁形動(dòng)物通過肌肉的收縮來縮小創(chuàng)口，在創(chuàng)口處形成含大量成體未分化細(xì)胞的胚芽組織，再由這些胚芽組織分化形成失去的身體結(jié)構(gòu)，過程伴以大量細(xì)胞的有絲分裂與分化[15]。在荔枝海綿的愈傷過程中，皮質(zhì)層細(xì)胞的遷移起到了與肌肉收縮減小創(chuàng)口相似的作用，然而與未分化細(xì)胞的分化作用類似的過程卻沒有在愈傷過程中起到主要作用，而是直接由各類細(xì)胞遷移重新排布完成愈傷。從物質(zhì)和能量消耗的角度來看，直接利用現(xiàn)存細(xì)胞重排愈傷比起未分化細(xì)胞分化形成新的身體結(jié)構(gòu)要節(jié)約得多。前者僅僅是細(xì)胞位置的移動(dòng)，而后者涉及大量的有絲分裂以及蛋白質(zhì)的合成。在本實(shí)驗(yàn)沒有投放餌料的營(yíng)養(yǎng)條件下，采取將現(xiàn)存細(xì)胞重新排布的愈傷方法無疑是經(jīng)濟(jì)而快速的愈傷方法。

荔枝海綿通過細(xì)胞遷移完成愈傷的主要內(nèi)因可能是海綿體內(nèi)變形細(xì)胞的移動(dòng)[16]，這種動(dòng)態(tài)組織的存在表明了海綿動(dòng)物在進(jìn)化過程中介于原生動(dòng)物細(xì)胞群與其他組織細(xì)胞更加專門化的后生動(dòng)物類群之間的地位。而不完整的個(gè)體能通過細(xì)胞的動(dòng)態(tài)排布完成愈傷，說明它們有一種宏觀調(diào)控的機(jī)制，能感受到自身的受創(chuàng)，進(jìn)而調(diào)控已分化的細(xì)胞遷移到合適的位置，來恢復(fù)正常的完整身體結(jié)構(gòu)。這種整體調(diào)控的分子以及基因機(jī)制尚不明了，需要進(jìn)一步的研究來揭示，以增進(jìn)我們對(duì)多細(xì)胞生物身體結(jié)構(gòu)形成與維持的認(rèn)知。

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Observation on the morphology and wound-healing process ofTethyasp．

Xia Guangyuan1,2，3，Wang Dexiang1,2，3

(1.State-ProvinceJointEngineeringLaboratoryofMarineBioproductsandTechnology,CollegeofOceanandEarthSciences,XiamenUniversity,Xiamen361102,China；2.FujianProvincialKeyLaboratoryforCoastalEcologyandEnvironmentalStudies，XiamenUniversity,Xiamen361102,China；3.XiamenCityKeyLaboratoryofUrbanSeaEcologicalConservationandRestoration(USEeR),Xiamen361102,China)

Sponges of Porifera have powerful regeneration capacity. Among them， the genusTethyais a special group， which has differentiation in cortex and choanoderm. In this paper， the morphology ofTethyasp.， and its wound-healing process were studied by removing specific part of some tissues， to understand the transformation ofTethyasp. and the role of different tissues in the healing process. The results showed that the main transformation in the wound-healing process is the cell rearrangement resulted by the cell migration from the unwounded to the wounded part， the cortex and choanoderm are vital to the survival ofTethya; while the spicule center is less importance in the wound-healing process．

Tethyasp.;morphology;wound-healing

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.04.009

2016-09-09；

2016-12-15。

國(guó)家自然科學(xué)基金海洋創(chuàng)新科研基金(J1210050)；廈門南方海洋研究中心項(xiàng)目(13GYY002NF07)。

夏光遠(yuǎn)(1994—)，男，遼寧省錦州市人，主要開展海綿動(dòng)物的生態(tài)學(xué)研究。E-mail：22320151152142@stu.xmu.edu.cn

*通信作者：王德祥，男，福建省漳浦縣人，副教授，主要從事海綿動(dòng)物分類學(xué)及生態(tài)學(xué)研究。E-mail：dxwang@xmu.edu.cn

S968.9

A

0253-4193(2017)04-0089-12

夏光遠(yuǎn)，王德祥. 荔枝海綿(Tethyasp.)形態(tài)及愈傷過程的觀察研究[J].海洋學(xué)報(bào)，2017，39(4)：89—100，

Xia Guangyuan，Wang Dexiang. Observation on the morphology and wound-healing process ofTethyasp. [J]. Haiyang Xuebao，2017，39(4)：89—100， doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2017.04.009