草履虫对光、热、电、磁会产生反应吗?
草履虫,雌雄同体的单细胞动物,是一种身体很小,圆筒形的原生动物。草履虫细胞内没有专门的光、热、电、磁感受器,但是实验表明,草履虫身体可以感受或光、热、电的刺激以及磁场的刺激。那么,是什么原因使得草履虫可以感受到光、电、磁的刺激呢?
草履虫的细胞质里有细胞核、蛋白质、多糖和脂类物质,其余的都是水。细胞质里75%~85%是水。对细胞采用自旋回波测量方法的研究表明,细胞内的水并非完全处于游离状态,而是呈现“结构化”,也就是说,细胞内的水既有液体特性,又有晶相结构特性,是一种液晶态。研究证明,生命体中的蛋白质、核酸、多糖、脂类等都能够通过自组装而呈现液晶态。即使是细胞膜,也被证明具有典型的液晶态结构。因此,一个细胞完全是由各种液晶态物质构成的。
液晶态物质对外界的影响较灵敏。环境的变化,诸如热、磁、光、电、声、辐射、应力以及化学分子等变化,都会分别引起不同的液晶的性状发生改变。此外,液晶态物质还有一种特性,即“各向异性”。
那么什么是“各向异性”?
若某物质的性质随测量方向不同而不同,则该物质就是“各向异性”的物质。例如,有一种“各向异性导电胶”,若从上、下方向测量它的电阻,阻值非常小,具有导体特性;可是,如果从左、右方向测量它的电阻,电阻值就非常非常大,具有绝缘体特性。这种在不同方向上呈现不同特点的性质就称作“各向异性”,或者称为“取向有序性”。
当草履虫所处的环境中,出现光、热、电、磁变化时,对光、热、电、磁敏感的那些液晶态物质,性状发生了改变,这种改变当即形成应激信息,应激信息不会停留在原位,就像碰倒了立在地板上的椅子产生的振动会传到整个房间那样,应激信息会在细胞质中传导。
可是,由于细胞质不是一包游离状态的自由水,这种传导就不会是均匀弥散的,而是顺着胞内液晶的阻力最小的路径进行有序传导。
于是,光、热、电、磁变化时引发的应激信息顺着液晶通道传播到纤毛,使纤毛产生了趋向划动。
因此,草履虫除了通过细胞膜感觉触碰和感觉身旁的溶液变化外,还要借助于细胞质中的液晶态物质感觉光、热、电、磁以及声、辐射等变化。