頭盤蟲屬(Cephalodiscus)是半索動物門羽鰓綱頭盤蟲科下的唯一一屬,因吻扁平呈盤狀,故得名頭盤蟲。截至2024年,在國際綜合分類學信息系統(ITIS)的分類標準中,該屬在全世界范圍內共有18種。頭盤蟲主要分布在南極圈、非洲南部和歐洲北部的海岸線附近,少數種類在遠洋分布,生活在較深的海水中,以柄附在海底,通常多個個體棲居在一棲管中營群居生活。
頭盤蟲身體對稱,通常體型較小,如十二腕頭盤蟲(Cephalodiscus dodecalophus)體長僅2~3mm;身體分為吻、領、軀干三部分,吻呈扁平狀,即頭盤;領的背部有腕狀突起,其上有觸手;軀干不長,呈囊狀。
頭盤蟲具有一定的醫用價值,如吉氏頭盤蟲 (Cephalodiscus gilchristi),因其蟲體有難以腐爛的結構而在生物演化等方面具有科研價值;頭盤蟲棲管附著在海底的巖石上形成毛發狀的“白發石”,有一定觀賞價值。
最早的頭盤蟲屬物種發現于1882年,是由麥金托什(M'Intosh)在麥哲倫海峽發現的十二腕頭盤蟲,最新發現的頭盤蟲屬物種為Cephalodiscus planitectus,于2020年被發現于日本相模灣。
歷史發現
最早的頭盤蟲屬物種發現于1882年,是由M'Intosh在麥哲倫海峽發現的十二腕頭盤蟲。而后最早的發現記錄在1905年,分別是由英國生物學家哈默·西德尼·弗雷德里克(Harmer, S.F.)在珊瑚礁三角區西部和大西洋西北部的熱帶海域發現的纖細頭盤蟲(Cephalodiscus gracilis),和僅分布在珊瑚礁三角區西部的Cephalodiscus sibogae,以及在太平洋西北部的寒溫帶發現的Cephalodiscus levinseni;同年還有英國動物學家雷·蘭克斯特(Edwin Ray Lankester)在斯科舍海和南極洲大陸沿岸發現的Cephalodiscus nigrescens。
演化與分類
起源演化
早期半索動物門門中,古羽鰓綱在寒武紀早期就已經出現,而在約五百萬年后分支進化成筆石(Graptolites 現已全部滅絕)動物和羽鰓類動物,而后羽鰓綱動物分支進化為桿壁蟲和頭盤蟲。雖然頭盤蟲是由羽鰓綱分支演化而來,但其與筆石類的親緣關系相較羽鰓綱與筆石類更近。
系統分類
截至2024年,在國際綜合分類學信息系統(ITIS)的分類標準中,該屬在全世界范圍內共有18種。
未被收錄的物種有2020年在日本本州南部海岸相模灣發現的Cephalodiscus planitectus ,已滅絕的物種有Cephalodiscus lutetianus和Cephalodiscus nusplingensis。
形態特征
頭盤蟲通常體型較小,如十二腕頭盤蟲的體長僅2~3mm,群棲于一個有許多小孔的公共管鞘內,彼此獨立,管鞘膠質。頭盤蟲的身體由吻、領、軀干三部分構成。
吻
頭盤蟲的吻扁平呈盤狀,故得名頭盤蟲,口開于頭盤的基部腹面。口內有一短管稱為口索;咽部有一對鰓裂。
領
領的背部有數量不同的腕狀突起,腕上生有5~9對羽狀觸手,可擺動引起水流,腕和觸手上有食物溝。領部有大神經節以及分布到吻部和腕狀突起的神經。肛門開口于領的背部。
軀干
軀干不長,呈囊狀,其中包含生殖、消化器官和連接其他個體的柄。
特殊物種
Cephalodiscus planitectus是從日本相模灣城島附近100-300米深的巖石斜坡上采集到的,這個新物種的頭盤形態與其他已知的頭盤蟲屬動物不同,通常彼此隔離,且頭盤通常光滑扁平,沒有任何突起,棲管也通常沒有分支。分子層面的研究表明Cephalodiscus planitectus是現存其他頭盤蟲的姊妹群。
分布棲息
分布范圍
頭盤蟲主要分布在南極圈、非洲南部和歐洲北部的海岸線附近,少數種類在遠洋分布。
棲息環境
頭盤蟲屬同大多數羽鰓綱動物一樣,生活在600m以下的近海海底,以柄附在海底,營群體生活。
生活習性
進食
頭盤蟲可利用領背部附生有羽狀觸手腕狀突起擺動引起水流,使食物沿著腕和觸手上的食物溝導入口內;對纖細頭盤蟲(Cephalodiscus 小豬籠草)的研究顯示,一個群體內的成熟個體會將觸手環繞在管鞘外,形成球形的網狀結構,其外表面流動的粘液可以運送食物。
群棲
頭盤蟲通常多個個體共同棲居在一個有許多小孔的公共管鞘內,彼此獨立,但彼此以肉質柄相連,管鞘膠質。棲居在同一管鞘內的個體彼此之間有發育的差異,即同時存在成熟和未成熟個體。
生長繁殖
頭盤蟲為雌雄異體,除有性生殖外還可以出芽生殖的方式進行無性生殖。其中有性生殖一般為體內受精,成熟的頭盤蟲輸卵管管腔較大,可容納精子。
頭盤蟲的中胚層由原腸以腸腔法形成。不是所有的受精卵都會發育為能動的美國白燈蛾,有一些會直接跳過該階段發育為成蟲。
主要價值
藥用價值
從吉氏頭盤蟲體內分離出的頭孢抑素(cephalostatins)為美國國家癌癥研究所(NCI)測試中細胞毒性最強的海洋天然化合物,在癌癥中表現出了較強的腫瘤抑制能力。
演化研究
頭盤蟲作為半索動物,與脊索動物有一定的共同點,如咽鰓裂和有空腔的背神經索(脊索動物的背神經管),同時其中胚層形成方式與棘皮動物相同,加之作為羽鰓綱動物,身體結構有難以腐爛的部分,化石得以很好地保留,可作為研究無脊椎動物到脊椎動物中過渡類型的重要材料。
觀賞價值
頭盤蟲棲管附著在海底的巖石上形成毛發狀的“白發石”,石頭上的“白發”還會生長,原本作為個人收藏,后經研究證實該收藏品實為某種頭盤蟲,現也作為個人藏品或在各大水族館展示。
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1987年4月的一天,奇石收藏者田恩宏在中國青島一個市場閑逛的時候,發現了一塊長著白色頭發的奇怪石頭,并以18000元的價格買下這塊石頭。半年后,田恩宏發現原來石頭上的白發好像長長了,這讓他興奮不已。從2001年開始,田恩宏一家人開始帶著它參加各種各樣的奇石展覽會,它在各種展會評比中獲得了眾多的獎項。隨著這塊石頭的知名度越來越高,為了揭開石頭長頭發的秘密,田恩宏決定找更加專業的人士來破解謎團。2004年底,田恩宏的家人帶著這個石頭來到北京大學地質系。經過檢驗后,崔教授建議田恩宏去一趟中科院海洋研究所,因為檢驗的結果表明可能是一種海洋生物。
后來,從事海洋植物研究已經50年的夏邦美教授開始了對這塊石頭的鑒定,在顯微鏡下,夏教授看到了她從來都沒見過的現象,這塊石頭是空管子結構,說明這種生物不是海洋植物。但從事海洋脊椎動物分類學研究40多年的劉錫興教授卻從來都沒見過這種動物。突然,劉教授想起了他看過的一本書,里面介紹了一種被稱為頭盤蟲的海洋動物似乎和這種東西十分類似。頭盤蟲種類不多,中國過去沒有正式記載。經過中科院海洋研究所很多專家的研究最終證實,這些生長在這塊石頭上的物體的確就是頭盤蟲,這也是中國科學家首次收集到頭盤蟲的標本。
最后專家也為我們描述了這種動物的生存景象,也由此弄清了這塊石頭的前世今生:這塊普通的石頭經沖刷多年形成卵石,由于沒有了大的波浪沖刷,海洋動物頭盤蟲的浮游幼體開始附著在上面生長,這種細管狀動物以海洋中有機碎屑為食,逐漸生長。這種高等的無脊椎動物附在石頭上漸漸與石頭成為一體,直到死亡。
參考資料 >
Cephalodiscus.ITIS.2024-03-16
Cephalodiscus.GBIF.2024-03-16
Cephalodiscus.GBIF.2024-04-06
石頭長白發解密 專家證實為頭盤蟲附著石頭所致.搜狐網.2024-04-22