棘皮动物
词条名称：棘皮动物
英文名：Echinodermata（门级学名）
分类：
门级分类：后口动物（Deuterostomia）
现存纲目：
海星纲（Asteroidea）
海胆纲（Echinoidea）
海参纲（Holothuroidea）
蛇尾纲（Ophiuroidea）
海百合纲（Crinoidea）
分子分类：基于线粒体基因组重组，2021年修订蛇尾纲与海星纲的亲缘关系
定义：
棘皮动物是海洋特有的后口动物类群，成体呈五辐射对称，幼体为两侧对称，以独特的水管系统（Water Vascular System）驱动运动与摄食，内骨骼由钙质骨板构成，涵盖海星、海胆等约7,000个现存物种。
形态特征
成体结构：
五辐射对称：由两侧对称幼体变态形成，腕数常为5或5的倍数（海星5腕，筐蛇尾5细长腕）
水管系统：由筛板→石管→环管→辐管构成，末端管足具吸盘（海胆管足密度达2000个/个体）
内骨骼：碳酸钙骨板常形成棘刺（海胆刺长可达30 cm）或骨片（海参骨片形态为分类依据）
幼体特征：
羽腕幼虫（Bipinnaria）：海星幼体，具纤毛带
长腕幼虫（Pluteus）：海胆幼体，骨针支撑身体
分子标记：
_Hox_基因簇重排（与其他后口动物显著差异）
再生相关基因： pax6（腕再生）、 bmp2/4（骨骼重塑）
功能/机制
运动与摄食：
液压驱动：管足通过收缩坛囊实现伸缩（压力变化范围0.1-0.3 MPa）
捕食策略：海星胃外翻包裹猎物（牡蛎消化仅需6小时）
滤食系统：海百合羽枝纤毛运输浮游生物（流速5 cm/s）
防御机制：
海参释放居维叶氏管（Cuvierian tubules）粘附天敌
海胆毒刺含神经毒素（如Strongylocentrotus毒素LD50=0.1 mg/kg）
再生能力：
海星断腕可再生完整个体（需保留≥1/5中央盘）
2023年《Science》揭示关键基因 echinoderm regeneration factor 1（ERF1）的调控机制
研究意义
生态学价值：
关键物种：海胆控制藻类过度生长（维持珊瑚礁平衡）
环境指示：海星幼虫丰度反映海洋酸化程度（pH＜7.6时存活率下降50%）
医学应用：
海参皂苷（Holothurin）抑制癌细胞转移（临床试验阶段）
海胆胚胎用于发育生物学模型（诺贝尔奖研究经典材料）
仿生学突破：
海星管足吸附机制启发水下机器人抓取技术（MIT 2022年仿生设计）
海胆刺多孔结构应用于轻质防弹材料（强度提升30%）
发现历史
公元前4世纪：亚里士多德描述海星再生现象
1834年：H. Rathke确立棘皮动物门独立地位
1935年：发现水管系统的液压原理
2006年：完成紫球海胆（Strongylocentrotus purpuratus）全基因组测序
2023年： CRISPR编辑海星胚胎实现再生能力定向增强
相关争议
分类学争议：
海百合纲是否应分为游离生活与固着生活亚纲（基于分子钟分歧时间）
化石类群海蕾纲（Blastoidea）的系统地位争议
进化争议：
五辐射对称起源假说：幼体适应固着 vs 运动效率优化
寒武纪早期化石 Helicoplacus 是否属于冠群棘皮动物
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