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我们蚯蚓具有较为发达的消化系统,它由消化管道和消化腺组成。如图1所示,我的消化系统有:嘴、咽、食道、嗉囊、砂囊、胃、小肠、盲肠、直肠、肛门等器官。
图1、蚯蚓的消化系统。
在食道下端,有一个膨大的部分,叫嗉囊(crop)。由于人类有一个较大的胃,可以储存和消化更多的食物,所以没有嗉囊。蚯蚓是杂食性动物,土地里的腐植质、动物粪便、土壤细菌、真菌等以及这些物质的分解产物我们都吃。有的时候,我们钻进了贫瘠的土地,就没有什么好吃的了。所以,我们要把摄进的食物,暂时储存在嗉囊里边以防饥饿。当然,玻璃、塑胶和橡胶之类的东西我们不吃。
你知道吗?跟人类的孩子一样,我们的味觉灵敏,不喜欢苦味,但喜酸味和甜食。也像人类一样,喜欢热化细软的饲料,对动物性食物尤为贪食,我们每天可以吃很多食物,甚至可以吃下相当于我们自身体重那么多的食物(图2)。
图2、我一天可以吃下跟我体重差不多的食物。我之所以如此能吃,是由于我的消化道能够合成与分泌一组称为蚓激酶的同工酶(LKI),它们具有很强的降解包括蛋白质、核酸在内的生物大分子。
我们还有一个人类没有的消化器官,叫沙囊(gizzard)。砂囊里边有沙子,是我们用来碾磨食物的地方。因为蚯蚓没有牙齿,经过沙子的摩擦,食物就容易消化了。紧接着砂囊的就是胃。由于身体细长,我们的胃不可能太大,无法储存更多的食物。
胃后约自第15体节,消化管开始扩大,肠道背侧中央凹陷而形成盲道(typhlosole),使消化及吸收面积增大。自第26体节开始,肠两侧向前伸出一对锥状盲肠(caeca),盲肠是重要的消化腺,能分泌多种酶。后肠较短约占消化管后端20多体节无盲道无消化机能,之后就是排泄口肛门。
从发育生物学的观点来看,我们的胃和肠来源于内胚层属中肠。胃是在砂囊后一段,富含微血管和多腺体的消化管道。胃前有一圈类似咽腺,具有分泌功能的胃腺。在蚯蚓环节前的这些消化道也具有合成和分泌作用。其中,让大家最为熟知的,就是一组蚯蚓蛋白酶,又称为蚓激酶同工酶(lumbrokinase isozymes, LKI)。该蚓激酶家族,在蚯蚓的嗉囊、砂囊、胃等上皮中都有合成和分泌,帮助食物的消化(图3)。
图3、蚓激酶同工酶主要在蚯蚓的消化道内合成与分泌。箭头所指是消化道上皮细胞。被染成咖啡色的组织,是含有蚓激酶同工酶的原位表达结果(Zhao, et al., 2007)。
蚓激酶同工酶已经造福于人类,被制作成为“蚓激酶”胶囊,作为国家“二类创新药”用于脑中风、心肌梗死等疾病的防治了(Wang, et al., 2019)。
1. Jing Zhao, Rong Xiao, Jian He, Rong Pan, Rong Fan, Cheng Wu, Xiang Liu, Ying Liu, Rong-Qiao He (2007) In situ localization and substrate specificity of earthworm protease-II and protease-III-1 from Eisenia fetida, Intern J Biol Macromol, 40: 67–75.
2. Xiu-Mei Wang, Shi-Chao Fan, Yao Chen, Xiao-Feng Ma, Rong-Qiao He (2019). Earthworm protease in anti-thrombosis and anti-fibrosis. BBA - General Subjects 1863:379–383.
感谢国自然基金的资助(31470036)
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