“Echinodermata(棘皮動物門)”一詞可能來自拉丁化的希臘語“ekhinos(多刺的)”+“ derma(皮膚)”,即棘皮動物因其多刺的皮膚而得名。目前棘皮動物門包括 5 個類群(綱):海星(sea star)、海蛇尾(brittle star)、海膽(sea urchin)、海參(sea cucumber)和海百合/羽星(sea lily / feather star)。棘皮動物門是一個在分類學、形態學和生態學上多樣化的無脊椎動物門,有多個典型的特征。
棘皮動物門 5 個綱的系統發育關系 / Cannon等,2014
首先,棘皮動物具有非常獨特的體形呈現(body plan)使其與其他動物區別開來。現代成年棘皮動物具有典型的五輻射對稱。當然這并不是說所有的棘皮動物都有 5 條腕,例如,太陽海星可多達 40 條腕。早期演化歷史中礦化骨架的存在,意味著棘皮動物擁有豐富的化石記錄,且在研究中具有實驗可及性的特點。綜上因素,棘皮動物成為探索體形呈現演化的絕佳系統。
太陽海星的多腕 / Joe Dovala,www.thoughtco.com
再者,棘皮動物視覺較為特殊。棘皮動物 5 個綱的淺水物種都有光感覺,光感受器廣泛存在,通常形成負趨光性和節律的感覺基礎。在海膽和海蛇尾管足中有獨特的光感受器系統,它們與骨架元素相結合,可以實現定向光接收,甚至可能在沒有正常眼睛的情況下形成粗略的圖像。棘皮動物中最先進的視覺系統可能存在于海星,大多數種類的海星在每條腕的頂端都有一個明顯的復眼。復眼由多達 150 個小眼組成,每個小眼容納多個光感受器。研究表明,不同海星物種的視覺質量與其分布的海水深度無關,即使是生活在深海中的海星物種仍然具有眼睛。
藍海星Linckia laevigata的視覺系統。復眼(b圖箭頭所示)位于每條腕頂端的步帶溝中,包括約150個小眼(c、d圖紅色所示) / Garm等,2014
最后,棘皮動物另一個顯著的特征是幾乎所有主要動物類群中的物種都表現出廣泛且不同程度的再生能力,包括全身再生(幼蟲)、附器或器官再生等,但尚不清楚這種特性是來自祖先還是獨立獲得。為了生存,它們有時會采取一種極端策略,即切斷某些身體部位或吐出內臟來逃避捕食,然而令人震驚的是之后它們居然還能再生。比起其他經典的無脊椎動物再生模型,棘皮動物的再生與脊椎動物的關系更密切,因此它們提供了一個獨特的系統發育視角來探究動物的再生能力。我們將在后續多篇推文中探討這些生物再生、逃避天敵等獨特現象背后的機制。
參考文獻
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