เอไคโนเดิร์มและสัตว์ในกลุ่มดิวเทอโรสโตมที่ไม่มีกระดูกสันหลัง

เอไคโนเดิร์ม เช่น ดาวทะเลและเม่นทะเล เป็นสัตว์ทะเลในกลุ่มดิวเทอโรสโตมที่มีผิวหนังเป็นหนาม มีระบบท่อน้ำและลำตัวที่สมมาตรแบบรัศมีในระยะตัวเต็มวัย ซึ่งจัดอยู่ในสาขาเดียวกับสัตว์มีกระดูกสันหลัง

Definition

เอไคโนเดิร์มและสัตว์ในกลุ่มดิวเทอโรสโตมที่ไม่มีกระดูกสันหลังเป็นสมาชิกที่ไม่ใช่คอร์เดตของสายวิวัฒนาการดิวเทอโรสโตม; เอไคโนเดิร์มเป็นสัตว์ทะเลที่มีผิวหนังเป็นหนาม มีโครงกระดูกภายในเป็นหินปูน ระบบท่อน้ำ และสมมาตรแบบเพนทารัศมีในตัวเต็มวัย และพวกมันมีการพัฒนาแบบดิวเทอโรสโตมร่วมกับเฮมิคอร์เดตและคอร์เดต

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมไฟลัม Echinodermata ซึ่งเป็นไฟลัมของสัตว์ทะเลเท่านั้นที่ประกอบด้วยดาวทะเล ดาวเปราะ เม่นทะเล ปลิงทะเล และพลับพลึงทะเล และแนะนำสัตว์ในกลุ่มดิวเทอโรสโตมที่ไม่มีกระดูกสันหลังอื่นๆ เช่น เฮมิคอร์เดต โดยจะกล่าวถึงลักษณะเด่นของพวกมัน รวมถึงโครงกระดูกภายในที่เป็นหินปูน สมมาตรแบบรัศมีห้าส่วนที่ได้รับมาในภายหลังในตัวเต็มวัย และระบบท่อน้ำที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งขับเคลื่อนเท้าท่อของพวกมัน และอธิบายว่าทำไมเอไคโนเดิร์มจึงเป็นดิวเทอโรสโตมแม้จะมีลักษณะเป็นรัศมีก็ตาม

Core questions

• ลักษณะใดที่บ่งบอกถึงเอไคโนเดิร์ม และระบบท่อน้ำของพวกมันทำงานอย่างไร?
• ทำไมเอไคโนเดิร์มจึงถูกจัดอยู่ในกลุ่มดิวเทอโรสโตมแม้จะมีสมมาตรแบบรัศมีในตัวเต็มวัย?
• ชั้นหลักของเอไคโนเดิร์มแตกต่างกันอย่างไรในด้านรูปร่างและพฤติกรรม?
• อะไรคือความเชื่อมโยงระหว่างเอไคโนเดิร์มกับคอร์เดตภายในกลุ่มดิวเทอโรสโตม?

Key theories

ระบบท่อน้ำ

เอไคโนเดิร์มมีเครือข่ายไฮดรอลิกของท่อที่มาจากช่องว่างในลำตัว (coelom) ซึ่งควบคุมเท้าท่อหลายแถว ทำให้เกิดวิธีการเคลื่อนที่ การยึดเกาะ การกินอาหาร และการแลกเปลี่ยนก๊าซที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งไม่พบในไฟลัมอื่น

ความสัมพันธ์แบบดิวเทอโรสโตมที่อยู่เบื้องหลังสมมาตรแบบรัศมีทุติยภูมิ

ตัวอ่อนของเอไคโนเดิร์มมีสมมาตรแบบสองข้างและพัฒนาในลักษณะดิวเทอโรสโตม ดังนั้นสมมาตรแบบรัศมีของตัวเต็มวัยจึงเป็นลักษณะที่ได้รับมาในภายหลัง ซึ่งไม่ได้บดบังความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดกับเฮมิคอร์เดตและคอร์เดต

Mechanisms

ระบบท่อน้ำของเอไคโนเดิร์มคือชุดของท่อที่เต็มไปด้วยของเหลวซึ่งเชื่อมต่อกับภายนอกผ่านแผ่นตะแกรง; แรงดันน้ำที่ควบคุมโดยแอมพูลลาที่เป็นกล้ามเนื้อจะยืดและหดเท้าท่อหลายร้อยอัน ซึ่งสัตว์ใช้ในการคืบคลาน ยึดเกาะพื้นผิว และจัดการอาหาร โครงกระดูกภายในประกอบด้วยแผ่นหินปูนหรือออสซิเคิลที่ฝังอยู่ในผนังลำตัว ซึ่งมักจะมีหนาม แม้ว่าลำตัวของตัวเต็มวัยจะเป็นแบบรัศมี แต่เอไคโนเดิร์มมีการพัฒนาแบบดิวเทอโรสโตม ซึ่งช่องเปิดแรกของตัวอ่อนจะกลายเป็นทวารหนักและปากจะก่อตัวขึ้นในภายหลัง และตัวอ่อนของพวกมันมีสมมาตรแบบสองข้าง ซึ่งบ่งชี้ว่ากลุ่มนี้มีความสัมพันธ์กับเฮมิคอร์เดตและคอร์เดต

Clinical relevance

เอไคโนเดิร์มเป็นสมาชิกที่สำคัญของระบบนิเวศทางทะเล ซึ่งเม่นทะเลที่กินพืชและดาวทะเลที่เป็นผู้ล่าสามารถกำหนดรูปแบบของชุมชนทั้งหมดได้; เม่นทะเลเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบคลาสสิกสำหรับการศึกษาการปฏิสนธิและการพัฒนาในระยะแรก นี่คือบริบททางการศึกษา ไม่ใช่คำแนะนำทางการแพทย์

History

ตัวอ่อนและการพัฒนาของเอไคโนเดิร์มได้รับการศึกษาอย่างเข้มข้นในศตวรรษที่สิบเก้า โดย Johannes Müller ได้อธิบายรูปแบบตัวอ่อนหลายชนิด และการจัดกลุ่มดิวเทอโรสโตมของเอไคโนเดิร์ม เฮมิคอร์เดต และคอร์เดตได้ถูกจัดตั้งขึ้นผ่านการศึกษาคัพภวิทยาเปรียบเทียบ งานในศตวรรษที่ยี่สิบ รวมถึงตำราของ Hyman และแนวคิดของ Garstang เกี่ยวกับวิวัฒนาการของตัวอ่อน ได้ชี้แจงว่าสมมาตรแบบรัศมีของเอไคโนเดิร์มเป็นแบบทุติยภูมิ ซึ่งเป็นข้อสรุปที่ได้รับการสนับสนุนอย่างมากจากการศึกษาทางอณูชีววิทยาเชิงวิวัฒนาการในภายหลัง

Key figures

• Johannes Müller
• Libbie Hyman
• Walter Garstang

Seminal works

• pechenik2015
• ruppert2004

Frequently asked questions

ทำไมดาวทะเลจึงถูกพิจารณาว่าเป็นญาติของสัตว์มีกระดูกสันหลัง?

เอไคโนเดิร์มเป็นดิวเทอโรสโตม ซึ่งเป็นสาขาหลักเดียวกันของแผนภูมิต้นไม้ของสัตว์ที่รวมถึงคอร์เดตและสัตว์มีกระดูกสันหลัง โดยมีรูปแบบการพัฒนาในระยะแรกที่เชื่อมโยงกลุ่มเข้าด้วยกันแม้ว่าจะมีลำตัวของตัวเต็มวัยที่แตกต่างกันมากก็ตาม

ระบบท่อน้ำคืออะไร?

เป็นเครือข่ายไฮดรอลิกของท่อที่เต็มไปด้วยของเหลวซึ่งเป็นเอกลักษณ์เฉพาะของเอไคโนเดิร์มที่ควบคุมเท้าท่อของพวกมัน ทำให้สามารถเคลื่อนที่ ยึดเกาะ กินอาหาร และแลกเปลี่ยนก๊าซได้