第一节 医学节肢动物标本类型
节肢动物标本是通过一些特殊的处理方法(干燥、固定、防腐、封片等)处理后可以长期或永久保存的节肢动物实物整体或局部组织器官。在医学节肢动物领域,多数标本是用毒杀、麻醉、冷冻致死后的节肢动物做成的。无论何种标本制作方法,所做成的标本都应当尽量保持节肢动物的原貌不变形,尽量保持其原本的形态特征。医学节肢动物标本在教学和人才培养、科学研究和示范、科普宣传和教育、博物馆展览和馆藏以及历史考证等方面都具有很重要的科学意义和实用价值。
一、标本类型
医学节肢动物标本可根据标本完整程度、标本制作方法和标本用途,划分为不同的类型。
1.按照完整程度划分
按照所采集到的标本完整程度以及某些特殊需要,可以将医学节肢动物标本分为整体标本、局部标本和解剖标本等不同类型。
(1)整体标本:
整体标本是一个完整的节肢动物个体,是医学节肢动物标本制作和保存中最常见的一种类型。制作整体标本时,要求所采集到的节肢动物尽量完整无损,制作标本时要尽量保持节肢动物的原貌,即尽量保持节肢动物本来的大小和形状等基本特征。
(2)局部标本:
局部标本仅仅是一个节肢动物的某一个部分,而不是一个完整的节肢动物个体。局部标本虽然不是医学节肢动物标本制作和保存中最常见的类型,但如果在标本采集中遇到标本破损不完整时,制作局部标本也非常重要,如仅有头、胸、腹、翅或足等,对这样的局部残体,可以根据实际需要制作成相应的干制标本、液浸标本或玻片标本等,这种“残体标本”属于局部标本的范畴。对一些体型较大的医学节肢动物,有时候为了特别充分暴露、展示或显示某些局部重要特征,也可以制作局部标本,如大、中型有翅类昆虫的头部标本、翅标本和足标本等局部标本等。
(3)解剖标本:
解剖标本是在体视显微镜下将医学节肢动物的某些特殊结构解剖、分离出来后所制成的标本,如蚊、蝇、白蛉、虻、蠓、蚋等双翅目昆虫的口器标本、外生殖器标本及各种内脏标本等。内脏标本是解剖标本的一种,是用节肢动物内脏所做成的标本,如唾液腺标本、卵巢标本、消化道标本等。内脏标本可以做成液浸标本,也可以做成玻片标本(压片或封片等)。
2.按照制作方法划分
按照标本制作方法不同,可以分为干制标本、液浸标本、针插标本、玻片标本、人工琥珀标本、冷冻标本与冻存标本、染色标本等。
(1)干制标本:
干制标本是将医学节肢动物的整体或局部通过自然干燥或电热干燥箱烘干后能够长期保存的标本。干制标本是动物标本制作和保存中很常见的标本类型之一,医学节肢动物中常见的针插标本实际就是一种特殊的干制标本类型。自然干燥一般需2~3周或更长,因所处地区、季节和气温不同以及节肢动物体积大小和几丁质外骨骼坚硬程度不同而异。用电热干燥箱(鼓风干燥箱、恒温干燥箱)进行干燥时,烘烤温度一般控制在50~60℃,烘烤时间因虫体大小和具体制作方法的不同而异,对于体型较大的有翅类昆虫,一般烘烤24~48小时即可,对于体型较小的有翅类昆虫,根据昆虫对象的不同缩短烘烤时间。经过充分干燥的标本,要配上标签纸(硬纸片)或标签牌,标签上写明节肢动物的学名(中文名+完整的拉丁文学名)、采集地点及生境、海拔、寄主、采集时间、采集人姓名、鉴定人姓名、鉴定时间等信息。标签信息应打印,需要长期或永久保存的标本,其标签纸或标签牌最好做成防水标签。根据节肢动物的体积大小,将干制标本放入不同大小、型号的标本盒中保存。市场上有各种各样的标本盒,如针插标本盒、生活史标本盒等。放置了标本的标本盒四周应留有一定空隙,空隙处放置适量的樟脑丸等防腐剂,以防霉变和虫蛀。为了便于随时观察,在标本盒的四个壁面(上、下、左、右)中,至少应有一面是玻璃或其他透明材料做的,即透明标本盒。标本盒应放置于避光、通风、干燥处保存。
(2)液浸标本:
液浸标本(浸制标本、浸渍标本、浸泡标本)是动物标本制作和保存中的常见类型之一,是将节肢动物的完整个体(整体)、某一局部结构或特殊解剖结构投入事先装有特殊固定液(浸泡液)的容器中并密封保存的标本类型。保存液浸标本的特殊固定液应当具有较好的渗透、固定和防腐效果。对于个体较大或需要随时取用的标本,可以直接浸泡在广口瓶中,便于随时存取。对于需要长期保存的标本,可以将标本放入试管中,加入固定液,加盖封紧瓶口,必要时瓶口可用石蜡进一步密封,装有液浸标本的试管也可以用喷灯烧化管口端拉成细管后密封,贴上标签长期保存。需要长期或永久保存的液浸标本,可以准备内容完全相同的两个标签,一个贴在瓶(管)外面,一个投入瓶(管)内与标本一起固定保存。固定液种类比较多,如70%或75%乙醇、5%~10%的甲醛溶液(福尔马林)以及其他复合保存液。对于多数医学节肢动物的固定保存,通常首选70%的乙醇溶液。用于固定保存的复合保存液种类比较多,如:①麦氏液:硼砂(四硼酸钠)5g,40%甲醛(福尔马林,蚁醛)100ml,甘油2.5ml,蒸馏水加至1000ml。②欧氏液:70%乙醇22ml,甘油1ml,冰醋酸2ml。③潘氏液:冰醋酸4ml,40%甲醛6ml,蒸馏水30ml,95%乙醇15ml。④盐酸乙醇:盐酸2ml,70%乙醇98ml。⑤乙醇甲醛保存液:96%乙醇18ml,40%甲醛2ml,30%醋酸2ml,蒸馏水60ml。⑥醋酸甲醛乙醇保存液:80%乙醇15ml,40%的甲醛5ml,冰醋酸1ml,蒸馏水30ml。⑦醋酸白糖保存液:冰醋酸5ml,白糖5g,福尔马林5ml,蒸馏水100ml。⑧奥氏液:70%乙醇87ml,冰醋酸8ml,甘油5ml。
(3)针插标本:
针插标本是用昆虫针插入或硬纸片三角尖固定节肢动物身体的某一部分所制成的特殊干制标本,适合双翅目(蚊、蝇、白蛉、虻、蚋、蠓等)等有翅类昆虫成虫期的标本制作和保存。昆虫针由不锈钢制成,由细到粗分为7种型号,依次为00、0、1、2、3、4、5号针,依昆虫标本大小不同,选定适合的昆虫针。大型昆虫可用4~5号针(如虻和蜚蠊等),中型昆虫用2~3号针(如蝇等),小型昆虫用0~1号针(如白蛉、蚋和蚊虫等),插针位置因昆虫种类不同而异,双翅目昆虫的插针位置可以选择胸部中央中足与后足之间。极小的昆虫用蘸有黏合剂(树胶或虫胶等)的硬纸片三角尖粘住固定其胸部(如蠓等)。昆虫针的一端插虫,另一端插入软木固定。硬纸片三角尖端粘住昆虫后用大号昆虫针穿通硬纸片固定。针插标本经自然干燥或电热烘干后插置于标本盒或玻璃管中保存。保存针插标本的标本盒,应选择底面是软木或塑料泡沫的标本盒,以便于昆虫针能够顺利插入和固定。针插标本不损坏节肢动物体上的鳞片或刚毛,能够保持标本原有的色泽,同时又便于用解剖镜或放大镜从不同角度进行观察。为了便于昆虫针的插入,所采集的有翅昆虫用氯仿等毒杀或麻醉致死后,应立即取出虫体进行针插,以免放置时间过久后导致虫体变硬、变脆而影响针插效果甚至毁坏标本。为了防止其他昆虫的侵入(虫蛀)和避免标本发霉,标本盒或标本管内应放入樟脑、木榴油或樟脑合剂等防腐杀虫。若标本的数量较多,则需分门别类将标本置入标本盒内,标本盒放置于避光、通风、干燥的地方保存。如果虫体变硬,可以通过以下方法将其还软(软化)后再进行针插:①在培养皿底部铺一层湿棉花,棉花上盖一层滤纸,然后将变硬的节肢动物放在滤纸上,盖好皿盖,放置数小时或一夜后,虫体便能还软。②在玻璃缸等器皿中加入适量蒸馏水和几滴石炭酸(苯酚),在架空的架子上面放置虫体,加盖密闭2~3天,虫体就可软化。③直接将虫体浸于温水中使其还软。
(4)玻片标本:
玻片标本就是用封片、压片、涂片、印片和切片等方法将拟保存的节肢动物整体、局部或组织器官固定在载玻片上的标本,玻片标本便于在显微镜下观察虫体的微细构造。①封片标本。医学节肢动物最常见的玻片标本是封片标本。封片标本适合节肢动物卵、幼虫、蛹、若虫、成虫的整体标本以及大型节肢动物的局部标本或内脏标本的制作,特别适合无翅昆虫(蚤、虱、臭虫等)、革螨、恙螨以及体型较小的蜱等标本制作。制作封片标本时,通常需要先将节肢动物依次进行漂洗、消化、脱水、透明,然后用特殊的封固液(封片液、封藏液、封固胶)将节肢动物封固在载玻片上,盖上盖玻片,最后放置于40~60℃的电热干燥箱中烘烤1~2周即可。对大多数节肢动物,“漂洗”用普通清水、蒸馏水、生理盐水均可。“消化”一般用5%~10%氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液浸泡数小时或1~2天,然后用清水或蒸馏水漂洗。经过消化后的节肢动物,体内软组织部分溶解或腐蚀,标本的结构更加清晰。“脱水”是将节肢动物标本依次放入30%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、100%的乙醇溶液进行逐级梯度脱水,每种浓度乙醇中浸泡15~30分钟或更长时间。“透明”一般用二甲苯(xylol)浸泡15~30分钟或更长时间,也可以用木榴油(creosotum,wood pomegranate oil)、丁香油(clove oil)或冬青油(wintergreen oil)浸泡0.5~1小时进行透明。封固液(封片液、封固胶)有脂溶性胶和水溶性胶的区分,前者如加拿大树胶(冷杉胶,canada balsam,abienic balsam,fir balsam)和中性树胶(neutral balsam)等,后者如阿拉伯胶(arabic gum)和甘油明胶(glycerogelatin)等。经过逐级梯度脱水后的标本,一般用加拿大树胶(冷杉胶)和中性树胶等脂溶性胶进行封片,以便永久保存。对于革螨、恙螨、粉螨等螨类标本,可以直接用水溶性胶封片,不需要经过乙醇逐级梯度脱水和专门的二甲苯透明等。在玻片标本制作过程中,消化、脱水和透明时间长短要根据节肢动物的个体大小、几丁质骨化程度和室温高低不同进行灵活调整,不能千篇一律。如果节肢动物个体较大、骨化较强(几丁质骨骼发达)、室温较低,则消化、脱水和透明时间要适当延长;如果节肢动物个体较小、骨化较弱(几丁质骨骼不发达)、室温较高,则消化、脱水和透明时间要相应缩短。②其他玻片标本。其他玻片标本包括压片、涂片、印片和切片等,这些方法在医学节肢动物中不太常用,印片和切片更是少用。压片标本是将节肢动物整体、局部或内脏器官放置于两片载玻片之间,适当加压后制成的玻片标本(可以染色或不染色),可以用于一些个体较大、较厚且具有一定韧性的节肢动物幼虫标本制作,如蝇蛆等。对于一些体表寄生螨类(疥螨、蠕形螨等),可以通过刮取患处皮肤组织,将刮取物制成涂片标本,以用于实验诊断。
(5)人工琥珀标本:
人工琥珀标本是根据天然琥珀化石的形成原理,采用有机玻璃材料(聚甲基丙烯酸甲酯,ploy methyl methacylate,PMMA)、人工合成树脂(脲醛树脂,ureaformaldehyde resins,UF)或天然树脂(松香,colophony)对昆虫等节肢动物进行包埋所形成的标本,其中属于人工合成树脂的脲醛树脂又称为脲甲醛树脂,是尿素与甲醛在催化剂(碱性或酸性催化剂)作用下,缩聚成初期脲醛树脂(生单体),然后再在固化剂或助剂作用下,形成不溶、不熔的末期热固性树脂(熟单体,预聚单体)。固化后的脲醛树脂颜色呈半透明玻璃状。在干制标本(包括针插标本)中,由于标本与空气接触,受气候的影响大,在阴雨潮湿的地方和季节,标本受潮后容易生霉或遭受虫蛀。在液浸标本中,若容器密封不严导致浸渍液挥发,标本就会干瘪而失去保存价值。人工琥珀标本则可以克服上述弊端和不足,使标本保存效果更好。人工琥珀标本制作的基本程序是:①制模具:根据节肢动物的体型和大小,用玻璃器皿、塑料器皿或玻璃片等做一个方形、椭圆形或圆形的“模具”,以椭圆形和圆形模具较好。②包埋前准备:制备包埋用的有机玻璃材料或人工合成树脂聚合前的“生单体”和聚合后的“熟单体”。将拟包埋的节肢动物整理定形、干燥备用。在模具中注入有机玻璃材料或人工合成树脂“熟单体”制成模底。③包埋:将干燥备用的节肢动物连同标签一道放入模具,摆正位置,然后分数次加注有机玻璃材料或人工合成树脂“熟单体”直至加满模具。④脱模:待有机玻璃材料或人工合成树脂硬化后(1周~1个月),拆除模具并修整半成品边缘即可。人工琥珀标本的制作工序比较复杂,制作时间较长,制作成本较高,技术操作要求较高,目前在医学节肢动物标本制作中的应用还比较少。
(6)冷冻标本与冻存标本:
冷冻标本制作的基本过程是:①从现场采集到的新鲜活体节肢动物不需要毒杀或麻醉致死,而是装入纸袋后直接放入-10℃冰箱或冰柜进行冷冻致死。冷冻72小时后取出虫体解冻4~5小时,然后按照针插标本的方法做成针插标本;②将针插标本再次放入-10℃冰箱或冰柜冻存10天左右;③将经过冻存后的标本取出解冻、晾干,插入标本盒并插上标签,标本盒中放入樟脑等防护剂以防腐防虫。与普通的针插标本相比,冷冻标本在后续保存中不容易发霉和被虫蛀,保存效果优于普通针插标本。冻存标本(标本冻存)是指将新鲜活体节肢动物直接放入超低温冰箱或液氮进行冷冻保存(-80℃、-196℃),适用于进行节肢动物体内病原体检测和节肢动物分子生物学研究等。
(7)染色标本:
为了便于在分类鉴定中客观反映节肢动物的体色,医学节肢动物的整体标本一般都不需要染色。对于部分用于教学或展示的节肢动物整体标本,可以对标本进行染色。对节肢动物的局部标本和内脏标本等,也可以制作染色标本。固定于70%乙醇等固定液的节肢动物标本先移至清水或蒸馏水漂洗后,再用不同的染液进行染色。染色后的标本,按照常规的脱色(如盐酸乙醇脱色等)、脱水(乙醇梯度脱水)和透明(二甲苯透明)后,可以制成玻片标本。用于节肢动物及其内脏染色的染液种类较多,如1%的酸性品红溶液、石炭酸品红溶液(碱性品红1份,无水乙醇10份,5%的石炭酸溶液100份)、盐酸卡红染液、苏木素染液、胭脂红染液等。染色、脱色、脱水和透明时间因具体的节肢动物不同而异。
3.按照用途划分
按照标本的用途不同,可以分为临时标本、珍藏标本、展示标本、模式标本等。
(1)临时标本:
在教学和科研工作中,有时候需要对现场采集到的医学节肢动物进行暂时的固定保存,此类标本统称临时标本。因固定和保存的方法不同,临时标本又可以分为临时的干制标本、液浸标本、针插标本、玻片标本、冻存标本等。根据当时当地的具体条件,临时标本可以同种节肢动物单独保存,也可以不同节肢动物混合保存。
(2)珍藏标本:
珍藏标本是经过特殊处理后能够长时间保存或者永久保存的标本,具有珍藏价值,世界各国博物馆中的馆藏标本大多属于这一类型。根据固定保存方法的不同,医学节肢动物珍藏标本可以做成干制标本、液浸标本、针插标本、玻片标本和人工琥珀标本等不同类型。另外,展示标本(姿态标本)也经常被作为珍藏标本加以长期和永久保存。
(3)展示标本:
展示标本也可称为“姿态标本”,是根据拟展示节肢动物的行为活动姿势,做成具有一定造型和姿势的特殊标本。展示标本(姿态标本)生动、形象、美观,能够取得比较好的展示和宣传教育效果。医学节肢动物展示标本大多为干制标本和针插标本。在制作展示标本的过程中,需要对拟展示节肢动物进行“整姿”,如对有翅昆虫的翅位置、足弯曲度、触角伸长方向等逐项加以调整,以模拟活虫的各种姿态。“整姿”后的昆虫再经过干燥(自然干燥或电热干燥)和防腐(在标本盒中加上防虫防霉剂)等程序,插上标签,即成展示标本。在实际的标本制作中,为了生动、形象地反映医学节肢动物从卵到成虫的连续发育过程,有时候需要制作特殊的生活史发育标本,这也是一种特殊的展示标本类型。
(4)模式标本:
模式标本(type specimen)是动植物分类中规定的典型标本。在描述、命名和发表某一新的生物种时,均应确定和明确指出与该物种形态特征一致的标准模式标本。模式标本在医学节肢动物的分类学研究中十分重要,所有的模式标本都必须妥善保存,长期保存。依据模式标本描述、命名和发表的种类称为模式种。在动植物分类学中,模式标本可进一步分为正模标本(holotype)、副模标本(paratype)、配模标本(allotype)、全模标本(syntype)、选模标本(lectotype)和新模标本(neotype)等。正模标本(正模式标本或正模)是研究者首次描述、命名和发表某一新物种时所指定的标本,首次报道新种时的形态描述主要依据正模标本的特征,正模标本只能指定一个。副模标本是指在发表新种时,与正模标本同时被引用的标本,是与正模标本形态一致的重复备份标本,副模标本可以是一个,也可以是多个。配模标本是在发表新种时与正模一起使用的异性标本。全模标本是指研究者在新种报道时没有特别指定,除了正模标本和副模标本以外的其他全部标本。选模标本是以后的研究者从上述全模标本中所选定的最合适的那份标本,此标本的意义与正模标本相同。新模标本是对最初记载时因无标本或者标本已遗失而由后来研究者补充的适宜标本。在医学节肢动物的新种命名和描述中,使用最多的是正模标本和副模标本。值得注意的是:有的研究者在首次命名、描述和发表新种时,由于所采集到的节肢动物个体数量十分有限(一只或几只),在发表当时所确定的正模标本和副模标本不一定能够概括所命名物种的全部形态特征,在这种情况下,可以用以后采集到的其他同种标本进行相关形态的补充描述,包括对首次发表时没有涉及的异性标本和生活史不同阶段标本的补充描述等。
二、特殊标本
有些特殊标本不能完全按照上述标本类型的分类进行归类,这些特殊标本如寄生性节肢动物的宿主动物剥制标本和骨骼标本、活体保存(活体标本)、标本模型(模型标本)、3D标本、电子-摄像标本等。对于鼠类等宿主动物,可以做成剥制标本和头骨干制标本。
(1)宿主动物剥制标本:
体表寄生性节肢动物的宿主动物比较广泛,包括了几乎所有的脊椎动物。剥制标本的制作适用于哺乳动物(兽类)、鸟类以及其他不适宜制作液浸标本的大型爬行类、两栖类和鱼类等动物。鼠类是蚤类、吸虱、恙螨和革螨等体表寄生虫最常见的宿主动物,剥制标本是最常见的鼠类标本类型。剥制标本的制作包括了以下几个基本步骤:①剥皮:在严格的个人防护下,将麻醉致死的鼠用手术刀和手术剪等解剖器材剥离并彻底剔除所有的肌肉、骨骼和内脏,确保一个完整的鼠皮被剥离出来。②防腐:用适当的防腐剂涂抹在鼠皮的内表面,确保涂抹均匀。防腐剂具有防止动物皮毛腐烂和受虫害侵袭的作用。防腐剂的配方有多种,其中含砷防腐剂的防腐效果好,标本保存时间长,在剥制标本制作中得到广泛应用,如三氧化二砷防腐粉等。三氧化二砷防腐粉的配方是:三氧化二砷(砒霜)20g、明矾(硫酸钾铝)70g、樟脑10g,配制时先将明矾、樟脑研磨成粉末,然后再与三氧化二砷混匀即可。三氧化二砷等砷类化合物是剧毒物品,在购买、配制、使用和保管中的要求都十分严格,必须谨慎使用和妥善保管,严防操作人员、周围人群和禽畜的中毒。③填充或假体支撑:如果需要制作姿态标本,则需要用铁丝等先做一个与鼠体大小和形状相当的假体支架,然后再填塞棉花等填充物。如果是一般的剥制标本,则仅在足和尾部用竹签或木棍等做支撑,其他部位直接填塞填充物即可。④缝合与整形:用针线缝合鼠皮,同时通过“整形”调整其形状和姿势。⑤固定:剥制标本制作成功后,姿态标本还需要固定在一个适当的平台上,以便于展示方便。每一个标本都要附上标签(标签纸或标签牌),标签上写明鼠种的学名(中文名+完整的拉丁文学名)、采集地点及生境、海拔、采集时间、采集人姓名、鉴定人姓名、鉴定时间等信息。
(2)宿主动物头骨标本:
在鼠类等宿主动物的分类中,经常需要结合头骨和牙齿的特征才能准确鉴定,因此需要制作宿主动物头骨标本。鼠类头骨标本通常用“水煮法”制作。将在“剥制标本”中剥离出来的整个鼠的头颅置于加有水的容器中煮沸,待接近煮熟时,取出并剔除头骨上的肌肉和筋膜等全部软组织,从枕骨大孔精心剔除全部脑组织。若软组织未剔除干净,则加入水中(必要时可加少量碳酸钠或氢氧化钠)煮片刻,再去除剩余的软组织,直至头骨上的软组织被全部剔除干净为止。剔除全部软组织后的头骨经自然干燥后即成宿主动物头骨标本。
(3)活体保存:
将现场采集的医学节肢动物放置于特殊的饲养笼、饲养瓶或饲养管,通过人工饲养,可以长期传代和保存活体节肢动物,即活体保存(或活体标本),如用蚊笼加人工血膜等保存和饲养蚊类,用蝇笼加饵料保存和饲养蝇类,用饲养瓶(管)加血膜等保存活体蜱和革螨等,用实验动物饲血法人工饲养蜱、革螨和恙螨等。值得注意的是:严格意义上的“标本”,一般是用毒死或麻醉致死的节肢动物制成的,“活体标本”不能算是真正意义上的标本。
(4)标本模型:
标本模型(模型标本)是模仿动物整体或某一局部结构,用人工材料制作而成的仿真模型(仿真标本)。从“标本”的严格定义上来讲,标本模型只是仿真的模型,不是真正的标本。在医学节肢动物领域,标本模型不太常用,但对于体表寄生性节肢动物(蚤、虱、蜱、恙螨、革螨)的大中型宿主动物(哺乳类、鸟类等),在无法获得实物标本时,也可以制作标本模型来部分代替实物标本。
(5)其他标本替代品:
真正的标本是动植物本身的整体或局部组织器官。在有些文献上,有所谓3D标本和电子-摄像标本等说法或记载,但从标本的严格定义上讲,这些所谓的“标本”并不是真正的标本,而只能算是标本的替代品。