als een lange tijd student van invertebrate zoölogie heb ik voor het grootste deel van mijn leven waardering voor de onmetelijke verscheidenheid en vindingrijkheid van dierlijke lichaamsplannen. De meeste dieren waar we mee vertrouwd zijn (denk aan huisdieren die je ooit hebt gehad) hebben een zogenaamde bilateralesmetrie: ze hebben een kop en een staart, een links en een rechts, en een boven en een onder. In wetenschappelijke termen dat zich vertaalt naar de anterieure-posterieure,links-rechts, en dorsale-ventrale Assen. Ook zijn de meeste bilaterale dieren langgerekt op de anterieure-posterieure as en hebben ze een soort cephalisatie aan de anterieure kant van het lichaam. Met andere woorden, ze hebben een hoofd, of op zijn minst een concentratie van neuraal weefsel en zintuiglijke structuren in het deel van het lichaamdat de omgeving het eerst tegenkomt.
zelfs uw basisworm voldoet aan al deze criteria. Hier is een videoclip van Alitta sp., een intertidalpolychaete worm. De polychaetes zijn enigszins verre verwanten van regenwormen,en beide groepen hebben het duidelijk gesegmenteerde lichaamsplan van hun phylum, theAnnelida. Alitta ’s lichaamssymmetrie is duidelijk bilateraal en je kunt zien dat het een anterieur uiteinde heeft, dat in dit geval wordt gedefinieerd door zowel de richting van de voortbeweging als de aanwezigheid van een hoofd:
hoe” normaal ” bilaterale symmetrie ook moge lijken—en het lijkt ons alleen maar normaal omdat het de manier van ons eigen lichaam is—er zijn veel dieren waarvan het lichaam volledig verschillend is georganiseerd. De cnidarianen, bijvoorbeeld, zijn de grootste groep dierenmet radiale symmetrie. In plaats van langgerekt langs ananterior-posterior as, zijn de lichamen van deze dieren ofwel zuilvormig ofumbrella-vormig. In beide gevallen, als je op ze neerkijkt zie je een cirkelvorm:
een dier met dit soort lichaamsplan heeft duidelijk geen hoofd – geen ogen, neus of concentratie van neurale of zintuiglijke structuren. Omdat het een zeeanemoon is, leeft het vast aan de zeebodem en loopt niet veel rond, dus we kunnen geen hints nemen over voor en achter vanuit de richting van zijn beweging zoals we dat konden met de polychaete worm.In plaats van dat het grootste deel van het neurale apparaat geconcentreerd is in een bepaalde regio, is het zenuwstelsel van een zeeanemoon diffuus verspreid over het hele lichaam. Dit dier heeft het voordeel zijn omgeving van alle kanten en over het gehele buitenoppervlak te ontmoeten. Het kan reageren op de aanwezigheid van voedsel of de aanpak van een roofdier vanuit elke richting. Het kan niet worden stiekem op, omdat het heeft geen voor-of achterkant.
de stekelhuidigen zijn een andere groep dieren met radiale symmetrie. De phylum Echinodermata bestaat uit zeesterren, zee-egels, zanddollars, brosse sterren, zeekomkommers en crinoã den. De lichamen van stekelhuidigen zijn inderdaad radiaal van aard, maar op een andere manier dan de radiale symmetrie van de lichamen van cnidariërs. Het algemene echinoderm lichaamsplan is georganiseerd rond het getal vijf, dus we zeggen dat ze pentaradiale of pentamereuze symmetrie hebben.
om deze pentaradiale symmetrie te begrijpen, laten we eens kijken naar het bepalende kenmerk van stekelhuidigen, het watervatsysteem. Deze interne structuur bestaat uit een reeks met vloeistof gevulde buizen en kanalen, verbonden met de buitenkant van het lichaam door een kalkhoudende plaat genaamd de madreporiet. Bij veel soorten zeesterren, zoals de okerkleurige ster op de foto hieronder, is de madreporiet zichtbaar als een afgeplatte korrelige structuur op het aborale (boven) oppervlak.
zeewater stroomt door het watervat om de hydraulische druk in het watervatsysteem op peil te houden. In het midden van het dier, rond de slokdarm, is een cirkelvormige buis genaamd het ringkanaal. Uit het ringkanaal komen vijf radiale kanalen, waaruit de aangezogen buisvoeten uitsteken die worden gebruikt voor voeding en/of verplaatsing. Zoals je je misschien kunt voorstellen, heeft de vijfwegsymmetrie van stekelhuidigen sterke implicaties voor zowel andere aspecten van de anatomie van het dier als de manier waarop het in wisselwerking staat met zijn omgeving.
stekelhuidigen zijn structureel complexer dan cnidarianen, met verschillende interne organen. De centrale schijf bevat de meeste organen, maar er zijn verlengstukken van zowel de gut als de geslachtsklieren in elk van de vijf armen. Net als de cnidarianen hebben de derminodermen geen gecentraliseerd zenuwstelsel, maar ze hebben wel zeer simpele ogen die licht en donker kunnen detecteren. En raad eens waar, in een zeester, theeyes zich bevinden? Hint: denk na over hoe het dier zijn omgeving tegenkomt. Ja, de ogen zitten in de toppen van de armen, samen met chemosensorische receptoren. Klinkt logisch, niet?
wil je nog meer verhalen over Bay Area natuur? Schrijf je in voor onze wekelijkse nieuwsbrief!
in vergelijking met sedentaryof sessiele cnidarians, stekelhuidigen zijn zeer actief, en de meeste van hen kunnen kruipen rond op het benthos. Zoals verwacht, beïnvloedt hun pentaradiale symmetrie hoe ze bewegen. Zonder voor-of achterkant kunnen zeesterren en zee—egels in elke gewenste richting lopen-naar voedsel of weg van een roofdier, bijvoorbeeld. Ze kunnen ook de richting van de beweging gemakkelijk te veranderen, zonder te draaien rond de manier waarop we zouden willen.
Pentaradiale symmetrie komt in geen enkele diergroep voor behalve de stekelhuidigen, en zelfs zij beginnen als bilaterale larven te leven. Dit is de pluteus larve van de paarse zee-egel, Strongylocentrotus purpuratus, leeftijd 31 dagen post-bevruchting:
er is geen perfect voorbeeld van bilaterale symmetrie. Hoewel, zelfs in dit stadium zijn er ontwikkelingen in het lichaam die de bilaterale problemen van het dier beginnen te onderbreken. Dit is een foto van het dier dat op zijn voorkant ligt, dus je kijkt naar beneden op zijn rug. Op deze leeftijd heeft de pluteus larve vier paar armen, die elk ondersteund worden door een interne skeletstaaf. De duidelijke structuur in het midden, die lijkt op een omgekeerde melkkan en net boven de horizontale middellijn ligt, is de Zuid. Een slokdarm leidt naar de maag, dat is die langwerpige donkere structuurin het centrum van het lichaam. Een continue ciliated band loopt op en neer allicht van de armen, en is net nauwelijks zichtbaar als een lichte bleke halo rond de edges van de armen. Het slaan van de ciliated band drijft de pluteus door het water en brengt ook voedsel naar de mond.
zie je hoe, linksboven in de maag, op ongeveer 11 als het de wijzerplaat van een klok was, er een donkere spleet loopt meestal horizontaal tussen de maag en de skeletstaaf van die arm, die je niet ziet aan de rechterkant? Die kronkel geeft aan waar het juveniele rudiment, dat de eerste vijf buisvoeten van het watervatsysteem bevat, zich zal ontwikkelen. Deze rudiment groeit tot het punt dat het het grootste deel van de interne ruimte van de pluteus bezet. Als het rudiment groeit, wordt het lichaam van de pluteus zwaar. Uiteindelijk bereikt de larve een stadium dat competentiewordt genoemd, wat betekent dat hij anatomisch en fysiologisch klaar is om uit te vallen van het plankton, metamorfose te ondergaan in het juveniele lichaam, en leven te beginnen op hetbenthos. Als de larve zich uit het plankton vestigt landt hij op zijn linkerkant,waar de buispoten tijdens de metamorfose door de lichaamswand barsten. Het eindresultaat is een kleine egel die rondloopt op tube voeten die het de dag ervoor niet had. (Nou, ik denk dat technisch het had hen, maar er waren niet nuttiget.) En de lichaamssymmetrie zal zijn veranderd van de bilaterale larvale vorm naar de pentaradiale juveniele vorm.
bij het kijken naar een levende seaurchin kan het moeilijk zijn om zin te maken van alle dingen die gaande is. Een seaurchin is een zeer actief dier, met stekels en buisvoeten die overal zwaaien. Het ziet eruit als totale chaos, maar het onderzoek van een naakte zee-egel-test (het endoskelet bestaande uit in elkaar grijpende kalkvliezen) geeft veel inzicht in het lichaamsplan van dit dier.
hier is een gereinigde intacturchin test:
nu wordt de pentaradiaalsymmetrie van dit lichaamsplan duidelijk. Je kunt zien dat er vijfegio ‘ s van dubbele rijen platen zijn met kleine gaatjes erin. De gaten zijn waar de buisvoeten naar buiten uitsteken, en de platen die ze dragen, vertegenwoordigen het ambulacrum van het dier, of ambulacrale regio. De radiale kanalen van het watervatsysteem lopen langs het binnenoppervlak van de test in de vijf ambulacra. De ambulacrale regio ’s worden van elkaar gescheiden door vijf intermabulacrale regio’ s, die geen gaten voor buisvoeten hebben omdat er hier geen buisvoeten zijn. De hobbels op de test worden knobbels genoemd, en zijn waar de stekels hechten. De knollen passen in de basis van de stekels zoals een kogel-en-socket joint, vergelijkbaar met onze schouder, waardoor de stekels torotate 360 graden. Je kunt dit zelf zien als je de volgende keer een liveurchin beschikbaar hebt: raak een van de stekels aan en observeer hoe het dier zich gedraagt.
aan de top van de zee-egel is ook interessant materiaal te vinden. De vijf grotere gaten, één op het punt van elk interambulacraal gebied, zijn de gonoporen. Als ik egel injecteer met magnesiumchloride om paaien op te wekken, komen de gameten vrij uit deze gaten. De plaatsing van de gonoporen in de interambulacrale regio ‘ s maakt het gevoel, als je eenmaal onthoudt dat aan de binnenkant van de test de ambulacrale gebieden zijn waar de watervatstructuren (inclusief buisvoeten) zijn gelokaliseerd. De enige beschikbare ruimte voor de geslachtsklieren is in de interambulacrale gebieden. Ik weet het, het is verwarrend. En mensen denken dat ongewervelde dieren eenvoudig zijn!
er is een natuurlijke menselijkheid om wezens zoals wij als beter te beschouwen dan die anders zijn dan wij. We hebben zeker meer empathie voor zoogdieren dan voor bijvoorbeeld insecten of wormen. Ik leer mijn studenten dat complex niet altijd beter is (denk aan de alomtegenwoordige schade aan een persoon die een grote hersenletsel of hersenletsel heeft opgelopen) en dat er meerdere soorten complexiteit zijn—met betrekking tot morfologie,gedrag, voortplanting en levenscyclus—in het dierenrijk. De beste manier om een dier te begrijpen is om jezelf in zijn “schoenen” te plaatsen en te proberen je voor te stellen hoe zijn leven is, met zijn anatomie, fysiologie en levensstijl. Bijvoorbeeld, doe alsof je een zeester bent. Je hebt geen hoofd, kruip rond op je buik, en je hebt ogen aan de uiteinden van je ledematen. Hoe zou je de wereld ervaren als je dit lichaam had? Op welke manier zou het anders zijn dan jouw leven als mens? Er is wat mentale gymnastiek voor nodig en het kan moeilijk zijn om onze menselijke vooroordelen opzij te zetten, maar we moeten ze tenminste tijdelijk opzij kunnen zetten als we echt zin willen hebben in wat er in de wereld om ons heen gebeurt.