Als langjähriger Student der Zoologie der Wirbellosen habe ich die meiste Zeit meines Lebens die immense Vielfalt und den Einfallsreichtum der Tierkörperpläne geschätzt. Die meisten Tiere, mit denen wir vertraut sind (denken Sie an Haustiere, die Sie jemals hatten), haben eine sogenannte bilaterale Symmetrie: Sie haben ein Kopfende und ein Schwanzende, ein linkes und ein rechtes und ein oberes und ein unteres. In wissenschaftlicher Hinsicht bedeutet dies die anterior-posteriore, links-Rechts- und dorsal-ventrale Achse. Außerdem sind die meisten bilateralen Tiere länglichauf der anterior-posterioren Achse und haben eine Art Cephalisation im vorderen Ende des Körpers. Mit anderen Worten, sie haben einen Kopf oder zumindest eine Konzentration von Nervengewebe und sensorischen Strukturen in dem Teil des Körpers, der zuerst auf die Umwelt trifft.
Selbst Ihr Basiswurm erfüllt alle diese Kriterien. Hier ist ein Videoclip von Alitta sp., ein intertidalpolychaete Wurm. Die Polychaeten sind etwas entfernte Verwandte von Regenwürmern,und beide Gruppen haben den deutlich segmentierten Körperplan ihres Stammes, derAnnelida. Alittas Körpersymmetrie ist eindeutig bilateral und Sie können sehendass es ein vorderes Ende hat, das in diesem Fall sowohl durch dierichtung der Fortbewegung und das Vorhandensein eines Kopfes definiert ist:
So „normal“ die bilaterale Symmetrie auch erscheinen mag — und sie erscheint uns nur deshalb normal, weil sie der Weg unseres eigenen Körpers ist -, es gibt viele Tiere, deren Körper auf völlig unterschiedliche Weise organisiert sind. Die Nesseltiere zum Beispiel sind die größte Gruppe von Tierenmit radialer Symmetrie. Anstatt länglich entlang einer anterior-posterioren Achse zu sein, sind die Körper dieser Tiere entweder säulenförmig oder schirmförmig. In beiden Fällen, Wenn Sie auf sie schauen, sehen Sie eine Kreisform:
Ein Tier mit dieser Art von Körper hat offensichtlich keinen Kopf – keine Augen, Nase oder Konzentration von neuralen oder sensorischen Strukturen. Als Seeanemone lebt sie am Meeresboden und läuft nicht viel herum, so dass wir aus der Bewegungsrichtung keine Hinweise auf Vorder- und Rückseite nehmen können, wie wir es mit dem Polychaeten-Wurm könnten.Anstatt den größten Teil des Nervenapparates in einer bestimmten Region zu konzentrieren, ist das Nervensystem einer Seeanemone diffus über den gesamten Körper verstreut. Dieses Tier hat den Vorteil, dass es seiner Umgebung von allen Seiten und über die gesamte äußere Oberfläche begegnet. Es kann darauf reagierendie Anwesenheit von Nahrung oder die Annäherung eines Raubtiers aus jeder Richtung. Es can’tbe schlich sich auf, weil es keine Vorder- oder Rückseite hat.
Die Stachelhäuter sind eine weitere Gruppe von Tieren mit radialer Symmetrie. Das Phylum Echinodermata umfasst Seesterne, Seeigel, Sanddollars, spröde Sterne, Seegurken und Krinoide. Die Körper der Stachelhäuter sind zwar radialer Natur, unterscheiden sich jedoch von der radialen Symmetrie der Körper der Nesseltiere. Der allgemeine Stachelhäuter-Körperplan ist um die Nummer fünf herum organisiert, daher sagen wir, dass sie pentaradiale oder pentameröse Symmetrie haben.
Um diese pentaradiale Symmetrie zu verstehen, werfen wir einen Blick auf das bestimmende Merkmal von Stachelhäutern, das Wassergefäßsystem. Diese innere Struktur besteht aus einer Reihe von mit Flüssigkeit gefüllten Röhren und Kanälen, die durch eine Kalkplatte namens Madreporit mit der Außenseite des Körpers verbunden sind. Bei vielen Arten von Seesternen, wie dem Ockerstern auf dem Foto unten, ist der Madreporit als abgeflachte körnige Struktur sichtbar, die sich außermittig auf der aboralen (oberen) Oberfläche befindet.
Meerwasser fließt durch Diemadreporit, um den hydraulischen Druck im Wassergefäßsystem aufrechtzuerhalten. Im Zentrum des Tieres, das die Speiseröhre umgibt, befindet sich eine kreisförmige Röhre, die Ringkanal genannt wird. Vom Ringkanal gehen fünf radiale Kanäle aus, aus denen die gesaugten Rohrfüße herausragen, die zur Fütterung und /oder Bewegung dienen. Wie Sie sich vorstellen können, hat die Fünf-Wege-Symmetrie der Stachelhäuter starke Auswirkungen sowohl auf andere Aspekte der Anatomie des Tieres als auch auf die Art und Weise, wie es mit seiner Umwelt interagiert.
Stachelhäuter sindstrukturell komplexer als Nesseltiere, mit unterschiedlichen inneren Organen. Thecentral Scheibe enthält die meisten Organe, aber es gibt Erweiterungen sowohl derdarm und die Gonaden in jedem der fünf Arme. Wie die Nesseltiere haben die Stachelhäuter kein zentrales Nervensystem, aber sie haben sehreinfache Augen, die hell und dunkel erkennen können. Und ratet mal, wo in einem Seesternaugen befinden sich? Tipp: Denken Sie darüber nach, wie das Tier auf seineumwelt. Ja, die Augen sind in den Spitzen der Arme, zusammen mitchemosensorische Rezeptoren. Macht Sinn, nicht wahr?
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Im Vergleich zu den sesshaften oder sitzenden Nesseltieren sind Stachelhäuter sehr aktiv, und die meisten von ihnen können auf dem Benthos herumkriechen. Wie erwartet beeinflusst ihre pentaradiale Symmetrie, wie sie sich bewegen. Ohne Vorder- oder Rückseite können Seesterne und Seeigel in jede Richtung gehen, die sie wollen — zum Beispiel in Richtung Nahrung oder weg von einem Raubtier. Sie können auch die Richtung der Fortbewegung leicht ändern, ohne sich umdrehen zu müssen, wie wir es tun würden.
Pentaradiale Symmetrie tritt in keiner Tiergruppe außer den Stachelhäutern auf, und selbst sie beginnen ihr Leben als bilaterale Larven. Dies ist die Pluteus-Larve des violetten Seeigels, Strongylocentrotus purpuratus, Alter 31 Tage nach der Befruchtung:
Es gibt kein perfekteres Beispiel für bilaterale Symmetrie. Obwohl, auch in diesem Stadium gibt esentwicklungen im Körper, die beginnen, die Gesundheit des Tieres zu unterbrechen. Dies ist ein Bild des Tieres, das auf seiner Vorderseite liegt, also bist duschau auf den Rücken. In diesem Alter hat die Pluteus-Larve vier Armpaare, die jeweils von einem inneren Skelettstab gestützt werden. Die klare Struktur in der Mitte, die wie eine umgedrehte Milchkanne aussieht und knapp über der horizontalen Mittellinie sitzt, ist dermund. Eine Speiseröhre führt zum Magen, das ist die längliche anatomische Strukturin der Mitte des Körpers. Ein kontinuierliches bewimpertes Band verläuft entlang der Arme auf und ab, und ist kaum als leichter blasser Heiligenschein um die Kanten der Arme herum sichtbar. Das Schlagen des bewimperten Bandes treibt den Pluteus durchdas Wasser und bringt auch Nahrung in den Mund.
Sehen Sie, wie oben links vom Bauch, um etwa 11 Uhr, wenn es das Zifferblatt einer Uhr war, ein dunkles Zappeln ist, das größtenteils horizontal zwischen dem Bauch und dem Skelettstab dieses Arms verläuft, den Sie auf der rechten Seite nicht sehen? Dieses Kringel zeigt an, wo sich das juvenile Rudiment entwickeln wird, das die ersten fünf Röhrenfüße des Wassergefäßsystems enthält. Dieses Rudiment wächst so weit, dass esnimmt den größten Teil des Innenraums des Pluteus ein. Wenn das Rudiment wächst, wird der Körper des Pluteus schwer. Schließlich erreicht die Larve ein Stadium namenskompetenz, was bedeutet, dass sie anatomisch und physiologisch bereit ist, sich vom Plankton zu lösen, sich in den jugendlichen Körper zu verwandeln und das Leben auf dembenthos zu beginnen. Wenn sich die Larve aus dem Plankton setzt, landet sie auf ihrer linken Seite,wo die Röhrenfüße während der Metamorphose durch die Körperwand ausbrechen. Das Endresultat ist ein kleiner Seeigel, der auf Röhrenfüßen herumläuft, die er am Tag zuvor nicht hatte. (Nun, ich denke, technisch hatte es sie, aber es gab keine nützlichen.) Und die Körpersymmetrie wird sich von der bilateralen Larvenform zum pentaradialen Juvenilen verändert haben.
Wenn man sich einen Live-Seaurchin ansieht, kann es schwierig sein, all die Dinge zu verstehen, die vor sich gehen. Ein Seaurchin ist ein sehr aktives Tier, mit Stacheln und Röhrenfüßen, die überall winken. Es sieht nach totalem Chaos aus, aber die Untersuchung eines nackten Seeigeltests (das Endoskelett besteht aus ineinandergreifenden Kalkknöchelchen) gibt viel Einblick in den Körperplan dieses Tieres.
Hier ist ein gereinigter Intacturchin-Test:
Jetzt wird die Pentaradialsymmetrie dieses Körperplans offensichtlich. Sie können sehen, dass es fünf Gibtregionen von doppelten Reihen von Platten, die kleine Löcher in ihnen haben. Die Löcher sind dort, wo die Röhrenfüße nach außen ragen und die Platten, die sie tragen, das Ambulacrum oder die ambulakrale Region des Tieres darstellen. Die radialen Kanäle des Wassergefäßsystems verlaufen entlang der Innenfläche des Tests in derfünf Ambulakra. Die ambulakralen Regionen sind durch fünf ambulakrale Regionen voneinander getrennt, die keine Löcher für Röhrenfüße haben, da hier keine Röhrenfüße vorhanden sind. Die Beulen auf dem Test werden Tuberkel genannt und sindwo die Stacheln anhaften. Die Tuberkel passen in die Basis der Stacheln wie aball-and-Socket-Gelenk, ähnlich wie unsere Schulter, die die Stacheln torotate 360 Grad ermöglicht. Sie können dies selbst sehen, wenn Sie das nächste Mal eine Livechin zur Verfügung haben: Berühren Sie einen der Stacheln und beobachten Sie, wie das tierreagiert.
Auch an der Spitze des Seeigels ist Interessantes los. Die fünf größeren Löcher, eines am Ende jedes interambulakralen Bereichs, sind die Gonoporen. Wenn ich Seeigel mit Magnesiumchlorid injiziere, um das Laichen zu induzieren, werden die Gameten aus diesen Löchern freigesetzt. Die Anordnung der Gonoporen in den interambulakralen Regionen macht Sinn, wenn Sie sich daran erinnern, dass sich auf der Innenseite des Tests die ambulakralen Areas befinden, in denen sich die Strukturen des Wassergefäßsystems (einschließlich der Röhrenfüße) befinden. Der einzige verfügbare Platz für die Gonaden befindet sich in den Interambulakralbereichen. Ich weiß, es ist verwirrend. Und die Leute denken, Wirbellose sind einfach!
Es gibt eine natürliche menschliche Tendenz, Kreaturen wie uns als irgendwie besser zu betrachten als die, die sich von uns unterscheiden. Wir zeigen sicherlich mehr Empathie für Säugetiere als beispielsweise für Insekten oder Würmer. Ich bringe meinen Schülern bei, dass Komplex nicht immer besser ist (denken Sie an den allgegenwärtigen Schaden, der einer Person zugefügt wird, die eine schwere Gehirn— oder Rückenmarksverletzung erlitten hat) und dass es im Tierreich mehrere Arten von Komplexität gibt — in Bezug auf Morphologie, Verhalten, Fortpflanzung und Lebenszyklus. Der beste Weg, ein Tier zu verstehen, besteht darin, sich in seine „Lage“ zu versetzen und sich vorzustellen, wie sein Leben mit seiner Anatomie, Physiologie und seinem Lebensstil aussieht. Forexample, so tun, als ob Sie ein Seestern sind. Du hast keinen Kopf, kriechst auf deinem Bauch herum und hast Augen an den Enden deiner Gliedmaßen. Wie würdest du die Welt erleben, wenn du diesen Körper hättest? Inwiefern würde es sich von deinem unterscheidenleben als Mensch? Es braucht einige mentale Gymnastik und kann schwierig sein, unsere menschenzentrierten Vorurteile zu überwinden, aber wir müssen in der Lage sein, sie zumindest vorübergehend beiseite zu legen, wenn wir wirklich verstehen wollen, was in der Welt um uns herum vor sich geht.