ฟองน้ำ
| ฟองน้ำ | |
|---|---|
 | |
| สิ่งมีชีวิตที่รวมอยู่ในกลุ่มนี้ได้แก่ ฟองน้ำท่อสีเหลือง(Aplysina fistularis) , ฟองน้ำแจกันสีม่วง(Niphates digitalis) , ฟองน้ำเกาะติดสีแดง ( Spirastrella coccinea ) และฟองน้ำเชือกสีเทา ( Callyspongia sp.) | |
การจำแนกทางวิทยาศาสตร์ | |
| อาณาจักร: | แอนิมอลเลีย |
| ไฟลัม: | ปอริเฟราแกรนท์ , 1836 |
| ชั้นเรียน | |
| คำพ้องความหมาย | |
ฟองน้ำหรือฟองน้ำทะเลส่วนใหญ่เป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในทะเลในไฟ ลั มPorifera [ 6 ] ( / p ə ˈ r ɪ f ər ə ˌ p ɔː -/ ; หมายถึง 'ผู้มีรูพรุน') [ 7 ]พวกมันเป็น สัตว์ที่ อยู่กับที่และกินอาหารโดยการกรองซึ่งยึดติดอยู่กับพื้นทะเลและเป็นหนึ่งในสมาชิกที่เก่าแก่ที่สุดของmacrobenthosโดยมีหลายสายพันธุ์ในอดีตที่เป็นสิ่งมีชีวิตสำคัญในการสร้างแนวปะการัง
ฟองน้ำเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ประกอบด้วยเมโซฮิลคล้ายวุ้น คั่นอยู่ระหว่าง เซลล์สองชั้นบางๆและมักมีลำตัวเป็นท่อที่เต็มไปด้วยรูพรุนและช่องทางที่ช่วยให้น้ำไหลเวียนผ่านได้ ฟองน้ำมีเซลล์ที่ไม่เฉพาะเจาะจงซึ่งสามารถเปลี่ยนไปเป็นเซลล์ชนิดอื่นได้ และมักจะเคลื่อนย้ายระหว่างชั้นเซลล์หลักและเมโซฮิลในกระบวนการนี้ ฟองน้ำไม่มีระบบประสาท ที่ซับซ้อน [ 8 ] ระบบ ย่อยอาหารหรือระบบไหลเวียนโลหิตแต่ส่วนใหญ่จะอาศัยการรักษาระดับการไหลของน้ำอย่างต่อเนื่องผ่านร่างกายเพื่อรับอาหารและออกซิเจนและกำจัดของเสีย โดยปกติผ่าน การเคลื่อนไหว ของแฟลเจลลาของเซลล์ที่เรียกว่า " เซลล์ปลอกคอ "
ฟองน้ำอาจเป็นกลุ่มพี่น้องกับสัตว์อื่นๆ ทั้งหมด แม้ว่าหลักฐานสำหรับความสัมพันธ์นี้ยังไม่ชัดเจนก็ตาม[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]หลักฐานฟอสซิลของฟองน้ำดั้งเดิม เช่นOtaviaมีอายุย้อนไปถึงยุคTonian ( ประมาณ 800 ล้านปี ก่อน ) สาขาสัตววิทยาที่ศึกษาฟองน้ำคือ สปอนจิโอโลยี[ 15 ]
นิรุกติศาสตร์
คำว่าฟองน้ำมาจากคำภาษากรีกโบราณσπόγγος spóngos [ 16 ]ชื่อวิทยาศาสตร์Poriferaเป็นคำนามเพศกลางพหูพจน์ ของคำภาษาละตินสมัยใหม่poriferซึ่งมาจากรากศัพท์porus ที่หมายถึง " รูพรุน, ช่องเปิด" และ-ferที่หมายถึง "แบกรับหรือขนส่ง"
ภาพรวม
ฟองน้ำมีความคล้ายคลึงกับสัตว์อื่นๆ ตรงที่เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ที่กินสิ่งมีชีวิตอื่นเป็นอาหาร ขาดผนังเซลล์และสร้างเซลล์สเปิร์ม แต่ ต่างจากสัตว์อื่นๆ ตรงที่ฟองน้ำไม่มีเนื้อเยื่อ ที่แท้จริง [ 17 ]และอวัยวะ[ 18 ]ฟองน้ำบางชนิดมีสมมาตรแบบรัศมี แต่ส่วนใหญ่ไม่มีสมมาตร รูปร่างของร่างกายฟองน้ำได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อประสิทธิภาพสูงสุดของการไหลของน้ำผ่านโพรงกลาง ซึ่งน้ำจะสะสมสารอาหารแล้วไหลออกทางรูที่เรียกว่าออสคูลัม เซลล์ โคอาโนไซต์ของฟองน้ำใช้ในการขับเคลื่อนระบบการไหลของน้ำและดักจับอาหารส่วนใหญ่ สิ่งนี้ควบคู่ไปกับ การศึกษา ทางวิวัฒนาการของ โมเลกุล ไรโบโซม ถูกนำมาใช้เป็น หลักฐาน ทางสัณฐานวิทยาเพื่อบ่งชี้ว่าฟองน้ำเป็นกลุ่มพี่น้องกับสัตว์อื่นๆ[ 19 ]ส่วนใหญ่เป็นชนิดที่อาศัยอยู่ในทะเล (น้ำเค็ม) โดยมีถิ่นที่อยู่ตั้งแต่เขตน้ำขึ้นน้ำลงไปจนถึงความลึกเกิน8,800 เมตร (5.5 ไมล์)แม้ว่าฟองน้ำน้ำจืดจะอาศัยอยู่ในทุกทวีปยกเว้นทวีปแอนตาร์กติกาฟองน้ำที่โตเต็มวัยทั้งหมดจะอยู่กับที่ หมายความว่าพวกมันจะยึดติดกับพื้นผิวใต้น้ำและอยู่กับที่ (กล่าวคือ ไม่เคลื่อนที่) ในขณะที่อยู่ในระยะตัวอ่อนพวกมันสามารถเคลื่อนที่ได้
ฟองน้ำหลายชนิดมี โครงกระดูก ภายใน คล้ายตาข่ายที่ประกอบด้วยหนามแหลมที่ทำจากแคลเซียมคาร์บอเนตหรือซิลิคอนไดออกไซด์ (ซิลิกา) ฝังอยู่ภายในสปอนจิน ( คอลลาเจนชนิดหนึ่งที่ดัดแปลงแล้ว) [ 17 ]เมทริกซ์เจลาตินภายในที่เรียกว่าเมโซฮิลทำหน้าที่เป็นตัวประสานและเป็นโครงกระดูกเพียงชนิดเดียวในฟองน้ำชนิดอ่อนที่เกาะติดบนพื้นผิวแข็ง เช่น หิน โดยทั่วไปแล้ว เมโซฮิลจะแข็งตัวขึ้นด้วย หนามแหลม ที่มีแร่ธาตุ เส้นใยสปอนจิน หรือทั้งสองอย่าง ฟองน้ำที่มีอยู่ในปัจจุบันส่วนใหญ่ (มากกว่า 90% ของสายพันธุ์ที่รู้จักทั้งหมด) เป็นเดโมสปอนจ์ซึ่งมีแหล่งที่อยู่อาศัยที่หลากหลายที่สุด (รวมถึงแหล่งน้ำจืดทั้งหมด) พวกมันใช้สปอนจิน หนามแหลม ซิลิกาหรือทั้งสองอย่าง และบางสายพันธุ์มีโครงกระดูกภายนอกเป็น แคลเซียมคาร์บอเนต ฟองน้ำแคลเซียมคาร์บอเนต (calcereans) มีหนามแคลเซียมคาร์บอเนตโดยทั่วไปอยู่ในรูปของแคลไซต์หรืออาราโกไนต์ที่ มี แมกนีเซียม สูง และมีโครงกระดูกภายนอกแคลเซียมคาร์บอเนตเพิ่มเติมในบางชนิด พวกมันจำกัดอยู่ในน้ำทะเลตื้นๆ ที่การผลิตแคลเซียมคาร์บอเนตทำได้ง่ายที่สุด[ 20 ] : 179ฟองน้ำเฮกซาติเนลลิดหรือฟองน้ำแก้วที่เปราะบางใช้ " โครงสร้าง " ของหนามซิลิกาและจำกัดอยู่ในบริเวณขั้วโลกหรือความลึกของมหาสมุทรที่ผู้ล่าหายาก ฟอสซิลของฟองน้ำทุกประเภทเหล่านี้พบในหินที่มีอายุตั้งแต่580ล้านปีก่อนนอกจากนี้อาร์คีโอไซอาทิดส์ซึ่งฟอสซิลของมันพบได้ทั่วไปในหินตั้งแต่530 ถึง490ล้านปีก่อนปัจจุบันถือว่าเป็นฟองน้ำประเภทหนึ่ง ฟองน้ำที่มีขนาดเล็กที่สุดในปัจจุบันคือฟองน้ำกลุ่มโฮโมสเคลอโรเมอร์ฟซึ่งอาจมีหนามแคลเซียมคาร์บอเนตเหมือนฟองน้ำกลุ่มแคลเซอเรียน หรืออาจไม่มีหนามเลย และพบได้ในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่มีร่มเงา เช่น ถ้ำและส่วนที่ยื่นออกมาของหิน
แม้ว่าฟองน้ำประมาณ 5,000–10,000 ชนิดที่รู้จักกันส่วนใหญ่จะกินแบคทีเรียแพลงก์ตอน และอนุภาคอินทรีย์ขนาดเล็กอื่นๆ ที่แขวนลอยอยู่ในน้ำ แต่บางชนิดก็กลายเป็นสิ่งมีชีวิตแบบผสมผสานโดยการเป็นที่อยู่ของ จุลินทรีย์ สังเคราะห์แสงแบบพึ่งพาอาศัยกันเช่นไซยาโนแบคทีเรียและสาหร่าย ( ซูแซนเทลลา ) ภายในเมโซฮิล และเอนโดซิมไบออนต์ เหล่านี้ มักจะผลิตอาหารและออกซิเจนได้มากกว่าที่พวกมันจะบริโภคเอง ฟองน้ำบางชนิดที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ขาดแคลนอาหารได้วิวัฒนาการเป็นสัตว์กินเนื้อที่ล่าเหยื่อโดยใช้ หนามแหลมคล้าย เบ็ดตกปลาเพื่อจับสัตว์หน้าดิน โดยส่วนใหญ่ เป็นกุ้งขนาดเล็ก[ 21 ]
ฟองน้ำส่วนใหญ่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศแต่ก็สามารถสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศได้เช่นกัน ฟองน้ำที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจะปล่อย เซลล์ สเปิร์มลงในน้ำเพื่อผสม กับ ไข่ที่คู่หรือ "แม่" ปล่อยออกมาหรือเก็บไว้ ไข่ที่ได้รับการผสมแล้วจะพัฒนาเป็นตัวอ่อนซึ่งจะว่ายน้ำออกไปหาที่อาศัย[ 20 ] : 183–185ฟองน้ำเป็นที่รู้จักกันดีว่าสามารถงอกใหม่ได้จากชิ้นส่วนที่แตกหักออกไป แม้ว่าวิธีนี้จะใช้ได้ผลก็ต่อเมื่อชิ้นส่วนนั้นมีเซลล์ชนิดที่ถูกต้อง ฟองน้ำบางชนิดสืบพันธุ์โดยการแตกหน่อ เมื่อสภาพแวดล้อมไม่เอื้ออำนวยต่อฟองน้ำ เช่น เมื่ออุณหภูมิลดลง ฟองน้ำน้ำจืดหลายชนิดและฟองน้ำทะเลบางชนิดจะสร้างเจมมิวล์ซึ่งเป็น "ฝักเพื่อการอยู่รอด" ของเซลล์ที่ไม่เฉพาะเจาะจงซึ่งจะอยู่เฉยๆ จนกว่าสภาพแวดล้อมจะดีขึ้น จากนั้นพวกมันจะสร้างฟองน้ำใหม่ทั้งหมดหรือกลับไปอาศัยบนโครงกระดูกของพ่อแม่[ 20 ] : 120–127
ฟองน้ำเดโมสปองจ์เพียงไม่กี่ชนิดที่มีโครงกระดูกเส้นใยอ่อนนุ่มทั้งหมดโดยไม่มีส่วนประกอบแข็งนั้นถูกมนุษย์ใช้ประโยชน์มานานหลายพันปีแล้ว รวมถึงการใช้เป็นวัสดุรองนั่งและเครื่องมือทำความสะอาด อย่างไรก็ตาม ในช่วงทศวรรษ 1950 ฟองน้ำเหล่านี้ถูกจับมากเกินไปจนอุตสาหกรรมเกือบล่มสลาย และวัสดุคล้ายฟองน้ำส่วนใหญ่ในปัจจุบันเป็นวัสดุสังเคราะห์ ปัจจุบันฟองน้ำและจุลินทรีย์เอนโดซิมไบออนขนาดเล็กกำลังได้รับการวิจัยในฐานะแหล่งที่มาของยาที่อาจใช้รักษาโรคต่างๆ ได้หลากหลายชนิดมีการสังเกตเห็นโลมา ใช้ฟองน้ำเป็นเครื่องมือใน การหาอาหาร[ 23 ]
ลักษณะเด่น
ฟองน้ำจัดอยู่ในไฟลัม Porifera และถูกนิยามว่าเป็นเมตาโซแอนที่อยู่กับที่ (สัตว์หลายเซลล์ที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้) ซึ่งมีช่องรับน้ำและช่องระบายน้ำที่เชื่อมต่อกันด้วยห้องที่บุด้วยโคอาโนไซต์ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีแฟลเจลลาคล้ายแส้[ 20 ] : 29อย่างไรก็ตาม ฟองน้ำกินเนื้อบางชนิดได้สูญเสียระบบการไหลของน้ำและโคอาโนไซต์ไปแล้ว[ 20 ] : 39 [ 24 ]ฟองน้ำที่ยังมีชีวิตอยู่ทั้งหมดที่รู้จักสามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างของร่างกายได้ เนื่องจากเซลล์ส่วนใหญ่สามารถเคลื่อนที่ภายในร่างกายได้ และบางเซลล์สามารถเปลี่ยนจากชนิดหนึ่งไปเป็นอีกชนิดหนึ่งได้[ 24 ] [ 25 ]
แม้ว่าฟองน้ำบางชนิดจะสามารถผลิตเมือกได้ ซึ่งทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันจุลินทรีย์ในสัตว์อื่นๆ ทั้งหมด แต่ก็ยังไม่มีการบันทึกฟองน้ำชนิดใดที่มีความสามารถในการหลั่งชั้นเมือกที่ใช้งานได้ หากไม่มีชั้นเมือกดังกล่าว เนื้อเยื่อที่มีชีวิตของพวกมันจะถูกปกคลุมด้วยชั้นของจุลินทรีย์ที่เป็นพันธมิตร ซึ่งอาจมีส่วนทำให้เกิดมวลเปียกของฟองน้ำได้ถึง 40–50% ความไม่สามารถป้องกันไม่ให้จุลินทรีย์แทรกซึมเข้าไปในเนื้อเยื่อที่มีรูพรุนของพวกมันอาจเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้พวกมันไม่เคยพัฒนาโครงสร้างทางกายวิภาคที่ซับซ้อนกว่านี้[ 26 ]
เช่นเดียวกับสัตว์กลุ่มซีไนดาเรียน (แมงกะพรุน ฯลฯ) และสัตว์กลุ่มซีเทโนฟอร์ (หวีวุ้น) และแตกต่างจากสัตว์หลายเซลล์อื่นๆ ที่รู้จัก ร่างกายของฟองน้ำประกอบด้วยมวลคล้ายวุ้นที่ไม่มีชีวิต ( เมโซฮิล ) ซึ่งอยู่ระหว่างชั้นเซลล์หลักสองชั้น[ 27 ] [ 28 ]สัตว์กลุ่มซีไนดาเรียนและสัตว์กลุ่มซีเทโนฟอร์มีระบบประสาทที่เรียบง่าย และชั้นเซลล์ของพวกมันถูกยึดไว้ด้วยการเชื่อมต่อภายในและโดยการยึดติดบนเยื่อฐานซึ่งเป็นแผ่นเส้นใยบางๆ หรือที่เรียกว่าแผ่นฐาน[ 28 ]ฟองน้ำไม่มีระบบประสาทที่คล้ายกับของสัตว์มีกระดูกสันหลัง แต่อาจมีระบบประสาทที่แตกต่างออกไป[ 8 ]ชั้นกลางที่คล้ายวุ้นของพวกมันมีประชากรเซลล์ขนาดใหญ่และหลากหลาย และเซลล์บางชนิดในชั้นนอกอาจเคลื่อนตัวเข้าไปในชั้นกลางและเปลี่ยนหน้าที่ของมันได้[ 25 ]
| ฟองน้ำ[ 25 ] [ 27 ] | Cnidariansและctenophores [ 28 ] | |
|---|---|---|
| ระบบประสาท | ไม่/ใช่ | ใช่ ง่ายๆ |
| เซลล์ในแต่ละชั้นยึดติดกัน | ไม่ ยกเว้นว่าHomoscleromorphaมีเยื่อฐาน[ 29 ] | ใช่: การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์; เยื่อฐาน |
| จำนวนเซลล์ในชั้น "วุ้น" ตรงกลาง | มากมาย | น้อย |
| เซลล์ในชั้นนอกสามารถเคลื่อนที่เข้าด้านในและเปลี่ยนหน้าที่ได้ | ใช่ | เลขที่ |
โครงสร้างพื้นฐาน
ประเภทเซลล์
ฟองน้ำมีลำตัวกลวงและคงรูปทรงไว้ได้ด้วยเมโซฮิลซึ่งเป็นสารคล้ายวุ้นที่ประกอบด้วยคอลลาเจน เป็นหลัก และเสริมความแข็งแรงด้วยเครือข่ายเส้นใยหนาแน่นที่ทำจากคอลลาเจนเช่นกัน มีการระบุเซลล์ที่แตกต่างกัน 18 ชนิด[ 32 ]พื้นผิวด้านในปกคลุมด้วยโคอาโนไซต์ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีปลอกทรงกระบอกหรือทรงกรวยล้อมรอบแฟลเจลลัม หนึ่ง เส้นต่อโคอาโนไซต์ การเคลื่อนไหวแบบคลื่นของแฟลเจลลัมที่คล้ายแส้จะผลักดันน้ำผ่านลำตัวของฟองน้ำ ฟองน้ำทุกชนิดมีออสเทีย ซึ่งเป็น ช่องทางที่นำไปสู่ภายในผ่านเมโซฮิล และในฟองน้ำส่วนใหญ่ ออสเทียเหล่านี้ถูกควบคุมโดยพอโรไซต์ ที่มีลักษณะคล้ายท่อ ซึ่งทำหน้าที่เป็นวาล์วทางเข้าที่ปิดได้ เซลล์ พินาโคไซต์ซึ่งเป็นเซลล์รูปแผ่น จะสร้างผิวหนังชั้นเดียวภายนอกเหนือส่วนอื่นๆ ทั้งหมดของเมโซฮิลที่ไม่ถูกปกคลุมด้วยโคอาโนไซต์ และเซลล์พินาโคไซต์ยังย่อยอนุภาคอาหารที่มีขนาดใหญ่เกินกว่าจะเข้าไปในออสเทียได้[ 25 ] [ 27 ]ในขณะที่เซลล์พินาโคไซต์ที่ฐานของสัตว์มีหน้าที่ยึดตรึงมันไว้[ 27 ]
เซลล์ประเภทอื่น ๆ อาศัยและเคลื่อนที่ภายในเมโซฮิล: [ 25 ] [ 27 ]
- โลโฟไซต์เป็น เซลล์ที่มีลักษณะคล้าย อะมีบาเคลื่อนที่อย่างช้าๆ ผ่านเนื้อเยื่อมีโซฮิลและหลั่งเส้นใยคอลลาเจนออกมา
- คอลเลนไซต์เป็นเซลล์อีกประเภทหนึ่งที่สร้างคอลลาเจน
- เซลล์รับน้ำเลี้ยง จะหลั่ง สารโพลีแซ็กคาไรด์ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเมโซฮิลด้วย
- โอโอไซต์และสเปอร์มาโตไซต์เป็นเซลล์สืบพันธุ์
- เซลล์สเคลอโรไซต์จะหลั่งสารสปิคุล ที่มีแร่ธาตุ ("หนามเล็กๆ") ซึ่งเป็นโครงสร้างกระดูกของฟองน้ำหลายชนิด และในบางชนิดยังช่วยป้องกันตัวจากผู้ล่าได้อีกด้วย
- นอกจากหรือแทนที่เซลล์สเคลอโรไซต์แล้วเดโมสปองจ์ยังมีเซลล์สปองโกไซต์ที่หลั่งคอลลาเจนชนิดหนึ่งซึ่งจะรวมตัวกันเป็นสปองจินซึ่งเป็นวัสดุเส้นใยหนาที่ทำให้เมโซฮิลแข็งตัวขึ้น
- ไมโอไซต์ ("เซลล์กล้ามเนื้อ") ทำหน้าที่ส่งสัญญาณและทำให้ส่วนต่างๆ ของสัตว์หดตัว
- "เซลล์สีเทา" ทำหน้าที่เสมือนระบบภูมิคุ้มกัน ของ ฟองน้ำ
- อาร์คีโอไซต์ (หรืออะมีโบไซต์ ) เป็นเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายอะมีบาและมีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์ชนิดอื่นได้ทุกชนิด นอกจากนี้ พวกมันยังมีบทบาทสำคัญในการหาอาหารและการกำจัดเศษสิ่งสกปรกที่อุดตันช่องเปิดต่างๆ ด้วย
ฟองน้ำตัวอ่อนจำนวนมากมี ดวงตาที่ไม่มีเซลล์ประสาทซึ่งมีพื้นฐานมาจากคริปโตโครมพวกมันทำหน้าที่ควบคุมพฤติกรรมตามแสง[ 33 ]
ฟองน้ำแก้วนำเสนอรูปแบบที่แตกต่างอย่างโดดเด่นจากแผนพื้นฐานนี้ หนามแหลมของพวกมันซึ่งทำจากซิลิกาก่อตัวเป็น โครงสร้างคล้าย โครงเหล็ก โดยมี เนื้อเยื่อที่มีชีวิตแขวนอยู่ระหว่างแท่งเหล่านั้น เหมือนใยแมงมุมที่ประกอบด้วยเซลล์ส่วนใหญ่[ 25 ]เนื้อเยื่อนี้เป็นซิงไซเทียม ซึ่งในบางแง่มุมมีพฤติกรรมเหมือนเซลล์หลายเซลล์ที่ใช้ เยื่อหุ้มภายนอกร่วมกันเพียงอันเดียวและในบางแง่มุมก็เหมือนเซลล์เดียวที่มีนิวเคลียส หลาย อัน
การไหลของน้ำและโครงสร้างของร่างกาย
ฟองน้ำส่วนใหญ่ทำงานคล้ายกับปล่องไฟคือดูดน้ำจากด้านล่างและปล่อยน้ำออกทางออสคูลัมที่ด้านบน เนื่องจากกระแสน้ำโดยรอบจะไหลเร็วกว่าที่ด้านบน ผลกระทบจากการดูดที่พวกมันสร้างขึ้นตามหลักการของเบอร์นูลลีจึงช่วยทำงานบางส่วนได้โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่าย ฟองน้ำสามารถควบคุมการไหลของน้ำได้โดยการปิดออสคูลัมและออสเทีย (รูรับน้ำ) ทั้งหมดหรือบางส่วน และปรับจังหวะการตีของแฟลเจลลา และอาจปิดการทำงานหากมีทรายหรือตะกอนในน้ำมาก[ 25 ]
แม้ว่าชั้นของพินาโคไซต์และโคอาโนไซต์จะคล้ายกับเยื่อบุผิวของสัตว์ที่มีโครงสร้างซับซ้อนกว่า แต่ก็ไม่ได้ยึดติดกันแน่นด้วยการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์หรือแผ่นฐาน (แผ่นเส้นใยบางๆ ที่อยู่ด้านล่าง) ความยืดหยุ่นของชั้นเหล่านี้และการปรับโครงสร้างของเมโซฮิลโดยโลโฟไซต์ช่วยให้สัตว์สามารถปรับรูปร่างของตนเองได้ตลอดชีวิตเพื่อใช้ประโยชน์สูงสุดจากกระแสน้ำในท้องถิ่น[ 25 ] : 83
โครงสร้างร่างกายที่ง่ายที่สุดในฟองน้ำคือรูปทรงท่อหรือแจกันที่เรียกว่า "แอสโคนอยด์" แต่โครงสร้างนี้จำกัดขนาดของสัตว์อย่างมาก โครงสร้างร่างกายมีลักษณะเป็นโพรงฟองน้ำคล้ายก้านที่ล้อมรอบด้วยเซลล์โคอาโนไซต์ชั้นเดียว หากขยายขนาดขึ้น อัตราส่วนของปริมาตรต่อพื้นที่ผิวจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความยาวหรือความกว้าง ในขณะที่ปริมาตรเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของกำลังสาม ปริมาณเนื้อเยื่อที่ต้องการอาหารและออกซิเจนจะถูกกำหนดโดยปริมาตร แต่ความสามารถในการสูบฉีดที่ส่งอาหารและออกซิเจนขึ้นอยู่กับพื้นที่ที่ปกคลุมด้วยเซลล์โคอาโนไซต์ ฟองน้ำแอสโคนอยด์มักมีเส้นผ่านศูนย์กลาง ไม่เกิน 1 มม. (0.039 นิ้ว) [ 25 ]
ฟองน้ำบางชนิดเอาชนะข้อจำกัดนี้ได้โดยการปรับโครงสร้างเป็นแบบ "ไซโคนอยด์" ซึ่งผนังลำตัวมีลักษณะเป็นรอยพับช่องด้านในของรอยพับเรียงรายไปด้วยเซลล์โคอาโนไซต์ ซึ่งเชื่อมต่อกับช่องด้านนอกของรอยพับด้วยรูเปิด การเพิ่มจำนวนของเซลล์โคอาโนไซต์และประสิทธิภาพในการสูบฉีดนี้ ทำให้ฟองน้ำไซโคนอยด์สามารถเติบโตได้จนมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายเซนติเมตร
รูปแบบ "ลูโคไนด" ช่วยเพิ่มความสามารถในการสูบฉีดน้ำได้มากขึ้น โดยการเติมเมโซฮิลเข้าไปภายในเกือบทั้งหมด ซึ่งมีเครือข่ายของห้องที่เรียงรายไปด้วยโคอาโนไซต์และเชื่อมต่อกัน รวมถึงเชื่อมต่อกับช่องรับน้ำและช่องระบายน้ำด้วยท่อ ฟองน้ำลูโคไนดเติบโตจนมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า1 เมตร (3.3 ฟุต)และข้อเท็จจริงที่ว่าการเติบโตในทิศทางใดก็ตามจะเพิ่มจำนวนห้องโคอาโนไซต์ ทำให้พวกมันสามารถมีรูปร่างที่หลากหลายมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ฟองน้ำ "เกาะติด" ซึ่งมีรูปร่างตามพื้นผิวที่พวกมันเกาะติด ฟองน้ำน้ำจืดทั้งหมดและฟองน้ำทะเลน้ำตื้นส่วนใหญ่มีโครงสร้างแบบลูโคไนด เครือข่ายทางเดินน้ำในฟองน้ำแก้วมีความคล้ายคลึงกับโครงสร้างลูโคไนด[ 25 ]
ในโครงสร้างทั้งสามประเภท พื้นที่หน้าตัดของบริเวณที่บุด้วยโคอาโนไซต์มีขนาดใหญ่กว่าช่องรับและช่องส่งน้ำมาก ทำให้การไหลช้าลงใกล้กับโคอาโนไซต์ จึงทำให้โคอาโนไซต์สามารถดักจับอนุภาคอาหารได้ง่ายขึ้น[ 25 ]ตัวอย่างเช่น ในLeuconiaซึ่งเป็นฟองน้ำลูโคโนอิดขนาดเล็กสูง ประมาณ 10 เซนติเมตร (3.9 นิ้ว) และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เซนติเมตร (0.39 นิ้ว)น้ำจะไหลเข้าสู่ท่อรับน้ำมากกว่า 80,000 ท่อในอัตรา 6 เซนติเมตรต่อนาทีอย่างไรก็ตาม เนื่องจากLeuconiaมีช่องที่มีแฟลเจลลามากกว่า 2 ล้านช่อง ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางรวมกันมากกว่าท่อมาก การไหลของน้ำผ่านช่องจึงช้าลงเหลือ 3.6 เซนติเมตรต่อชั่วโมงทำให้โคอาโนไซต์สามารถดักจับอาหารได้ง่าย น้ำทั้งหมดจะถูกขับออกทางออสคูลัม เพียงช่องเดียว ในอัตราประมาณ 8.5 เซนติเมตรต่อวินาทีซึ่งเร็วพอที่จะพัดพาของเสียออกไปได้ไกล[ 36 ]
- เมโซฮิล
- หนามแหลม
- พื้นทะเล / หิน
- การไหลของน้ำ
โครงกระดูก
ในทางสัตววิทยาโครงกระดูกหมายถึงโครงสร้างที่ค่อนข้างแข็งแรงของสัตว์ ไม่ว่าจะมีข้อต่อหรือไม่ และไม่ว่าจะมีแร่ธาตุชีวภาพ หรือไม่ก็ตาม เมโซฮิลทำหน้าที่เป็นโครงกระดูกภายในในฟองน้ำส่วนใหญ่ และเป็นโครงกระดูกเดียวในฟองน้ำอ่อนที่เกาะอยู่บนพื้นผิวแข็ง เช่น หิน โดยทั่วไปแล้ว เมโซฮิลจะแข็งตัวขึ้นด้วยหนามแร่เส้นใยสปองจิน หรือทั้งสองอย่าง หนามแร่ซึ่งมีอยู่ในสปีชีส์ส่วนใหญ่แต่ไม่ใช่ทั้งหมด[ 37 ]อาจทำจากซิลิกาหรือแคลเซียมคาร์บอเนต และมีรูปร่างแตกต่างกันไปตั้งแต่แท่งธรรมดาไปจนถึง "ดาว" สามมิติที่มีรังสีได้มากถึงหกเส้น หนามแร่ถูกสร้างขึ้นโดยเซลล์สเคลอโรไซต์[ 25 ]และอาจแยกจากกัน เชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อ หรือหลอมรวมกัน[ 24 ]
ฟองน้ำบางชนิดยังหลั่งโครงกระดูกภายนอกที่อยู่นอกส่วนประกอบอินทรีย์โดยสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่นสเคลอโรสปองจ์ ("ฟองน้ำแข็ง") มีโครงกระดูกภายนอกแคลเซียมคาร์บอเนตขนาดใหญ่ซึ่งมีสารอินทรีย์ก่อตัวเป็นชั้นบาง ๆ โดยมี ห้อง โคอาโนไซต์อยู่ในหลุมในแร่ธาตุ โครงกระดูกภายนอกเหล่านี้ถูกหลั่งโดยพินาโคไซต์ที่สร้างผิวหนังของสัตว์[ 25 ]
หน้าที่สำคัญ
ความเคลื่อนไหว
แม้ว่าฟองน้ำที่โตเต็มวัยโดยพื้นฐานแล้วเป็นสัตว์ที่อยู่กับที่ แต่ฟองน้ำในทะเลและน้ำจืดบางชนิดสามารถเคลื่อนที่ไปตามพื้นทะเลด้วยความเร็ว1–4 มม. (0.039–0.157 นิ้ว)ต่อวัน อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวคล้ายอะมีบา ของเซลล์ พินาโคไซต์และเซลล์อื่นๆ ฟองน้ำบางชนิดสามารถหดตัวได้ทั้งตัว และหลายชนิดสามารถปิดช่องเปิดและช่องดูดได้ ฟองน้ำ วัยอ่อนจะลอยหรือว่ายน้ำได้อย่างอิสระ ในขณะที่ฟองน้ำที่โตเต็มวัยจะอยู่กับที่[ 25 ]
การหายใจ การกินอาหาร และการขับถ่าย
ฟองน้ำไม่มี ระบบ ไหลเวียนโลหิตระบบหายใจระบบ ย่อยอาหาร และ ระบบ ขับถ่าย ที่แยก จากกัน แต่ระบบการไหลของน้ำทำหน้าที่สนับสนุนการทำงานทั้งหมดนี้ ฟองน้ำจะกรองอนุภาคอาหารออกจากน้ำที่ไหลผ่าน อนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า 50 ไมโครเมตรไม่สามารถเข้าไปในออสเทียได้และพินาโคไซต์จะกินอนุภาคเหล่านั้นโดยกระบวนการฟาโกไซโทซิส (การกลืนกินและการย่อยภายในเซลล์) อนุภาคที่มีขนาดตั้งแต่ 0.5 ไมโครเมตรถึง 50 ไมโครเมตรจะถูกดักจับในออสเทีย ซึ่งเรียวลงจากปลายด้านนอกไปยังปลายด้านใน อนุภาคเหล่านี้จะถูกกินโดยพินาโคไซต์หรืออาร์คีโอไซต์ซึ่งแทรกตัวออกมาบางส่วนผ่านผนังของออสเทีย อนุภาคขนาดแบคทีเรียที่มีขนาดต่ำกว่า 0.5 ไมโครเมตรจะผ่านออสเทียและถูกจับและกินโดยโชอาโนไซต์ [ 25 ] เนื่องจากอนุภาคขนาดเล็กที่สุดเป็นอนุภาคที่พบได้มากที่สุด โชอาโนไซต์จึงมักจะดักจับอาหารได้ถึง 80% ของปริมาณอาหารทั้งหมดของฟองน้ำ[ 38 ]อาร์คีโอไซต์ขนส่งอาหารที่บรรจุในเวสิเคิลจากเซลล์ที่ย่อยอาหารโดยตรงไปยังเซลล์ที่ไม่ย่อยอาหาร อย่างน้อยหนึ่งชนิดของฟองน้ำมีเส้นใยภายในที่ทำหน้าที่เป็นเส้นทางสำหรับอาร์คีโอไซต์ที่ขนส่งสารอาหาร[ 25 ]และเส้นทางเหล่านี้ยังเคลื่อนย้ายวัตถุที่ไม่มีชีวิตได้อีกด้วย[ 27 ]
เคยมีการอ้างว่าฟองน้ำแก้วสามารถดำรงชีวิตได้ด้วยสารอาหารที่ละลายอยู่ในน้ำทะเลและไม่ชอบตะกอนอย่างมาก[ 39 ]อย่างไรก็ตาม การศึกษาในปี 2550 ไม่พบหลักฐานดังกล่าวและสรุปว่าพวกมันสกัดแบคทีเรียและจุลินทรีย์อื่นๆ จากน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก (ประมาณ 79%) และประมวลผลเม็ดตะกอนที่แขวนลอยเพื่อสกัดเหยื่อดังกล่าว[ 40 ]ส่วนประกอบคอจะย่อยอาหารและกระจายอาหารที่ห่อหุ้มด้วยเวสิเคิลซึ่งถูกขนส่งโดยโมเลกุลไดเนอิน "มอเตอร์" ไปตามมัดของไมโครทูบูลที่วิ่งไปทั่วซิงไซเทียม[ 25 ]
เซลล์ของฟองน้ำดูดซับออกซิเจนโดยการแพร่จากน้ำเข้าสู่เซลล์เมื่อน้ำไหลผ่านร่างกาย ซึ่งคาร์บอนไดออกไซด์และของเสียที่ละลายน้ำได้อื่นๆ เช่นแอมโมเนียก็แพร่เข้าไปด้วยเช่นกัน อาร์คีโอไซต์กำจัดอนุภาคแร่ธาตุที่อาจปิดกั้นช่องเปิด ขนส่งผ่านเมโซฮิล และโดยทั่วไปจะทิ้งลงในกระแสน้ำที่ไหลออก แม้ว่าบางชนิดจะรวมอนุภาคเหล่านั้นเข้ากับโครงกระดูกของพวกมันก็ตาม[ 25 ]
ฟองน้ำกินเนื้อ
ในน่านน้ำที่มีปริมาณอาหารน้อยมาก สัตว์บางชนิดจะล่าสัตว์จำพวกกุ้งและสัตว์เล็กอื่นๆ เป็นอาหาร (ข้อมูลณ ปี 2014)มีการค้นพบทั้งหมด 137 ชนิด[ 42 ]ส่วนใหญ่เป็นของวงศ์Cladorhizidaeแต่สมาชิกบางส่วนของวงศ์GuitarridaeและEsperiopsidaeก็เป็นสัตว์กินเนื้อเช่นกัน[ 43 ]ในกรณีส่วนใหญ่ ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าพวกมันจับเหยื่อได้อย่างไร แม้ว่าบางชนิดจะเชื่อว่าใช้เส้นใยเหนียวหรือหนามเกี่ยว[ 43 ] [ 44 ]ฟองน้ำกินเนื้อส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในน้ำลึก สูงถึง8,840 เมตร (5.49 ไมล์) [ 45 ]และการพัฒนาเทคนิคการสำรวจมหาสมุทรลึกคาดว่าจะนำไปสู่การค้นพบฟองน้ำกินเนื้ออีกหลายชนิด[ 25 ] [ 43 ]อย่างไรก็ตามLycopodina hypogeaถูกพบในระดับความลึกที่ค่อนข้างตื้น17–23 เมตร (56–75 ฟุต)ในถ้ำทะเลเมดิเตอร์เรเนียนสัตว์นักล่าที่อาศัยอยู่ในถ้ำเหล่านี้จับเหยื่อโดยใช้เส้นใยที่มีหนามแหลมคล้ายตะขอ และย่อยเหยื่อโดยการห่อหุ้มด้วยเส้นใยเพิ่มเติมในช่วงเวลาหลายวัน[ 45 ]
ฟองน้ำกินเนื้อที่รู้จักกันส่วนใหญ่สูญเสียระบบการไหลของน้ำและโคอาโนไซต์ ไปโดยสิ้นเชิง อย่างไรก็ตามสกุลChondrocladiaใช้ระบบการไหลของน้ำที่ดัดแปลงอย่างมากเพื่อพองโครงสร้างคล้ายลูกโป่งที่ใช้ในการจับเหยื่อ[ 43 ] [ 46 ]
เอนโดซิมไบออนต์
ฟองน้ำน้ำจืดมักมีสาหร่ายสีเขียวเป็นเอนโดซิมไบออนภายในอาร์คีโอไซต์และเซลล์อื่นๆ และได้รับประโยชน์จากสารอาหารที่ผลิตโดยสาหร่าย ฟองน้ำทะเลหลายชนิดมี สิ่งมี ชีวิตสังเคราะห์ แสงอื่นๆ เป็นเอนโดซิมไบออน โดยส่วนใหญ่จะเป็นไซยาโนแบคทีเรียแต่ในบางกรณีอาจเป็นไดโนแฟลเจลเลต ไซยาโนแบคทีเรียที่เป็นซิมไบออนอาจคิดเป็นร้อยละหนึ่งในสามของมวลทั้งหมดของเนื้อเยื่อที่มีชีวิตในฟองน้ำบางชนิด และฟองน้ำบางชนิดได้รับพลังงาน 48% ถึง 80% จากจุลินทรีย์เหล่านี้[ 25 ]ในปี 2551 ทีมงาน จากมหาวิทยาลัยสตุทการ์ทรายงานว่าสปิคุลที่ทำจากซิลิกาจะนำแสงเข้าไปในเมโซฮิลซึ่งเป็นที่อยู่ของเอนโดซิมไบออนที่สังเคราะห์ แสงได้ [ 47 ]ฟองน้ำที่มีสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงเป็นเอนโดซิมไบออนมักพบได้ทั่วไปในแหล่งน้ำที่มีอาหารค่อนข้างน้อย และมักมีรูปร่างคล้ายใบไม้เพื่อเพิ่มปริมาณแสงแดดที่พวกมันเก็บรวบรวมได้สูงสุด[ 27 ]
ฟองน้ำกินเนื้อที่เพิ่งค้นพบซึ่งอาศัยอยู่ใกล้ปล่องภูเขาไฟใต้ทะเลเป็นแหล่งอาศัยของ แบคทีเรีย ที่กินมีเทนและย่อยแบคทีเรียเหล่านั้นบางส่วน[ 27 ]
ระบบภูมิคุ้มกัน
ฟองน้ำไม่มีระบบภูมิคุ้มกัน ที่ซับซ้อน เหมือนสัตว์อื่นๆ ส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม พวกมันปฏิเสธการปลูกถ่ายจากสายพันธุ์อื่น แต่ยอมรับการปลูกถ่ายจากสมาชิกในสายพันธุ์เดียวกัน ในฟองน้ำทะเลบางชนิด เซลล์สีเทามีบทบาทสำคัญในการปฏิเสธวัสดุแปลกปลอม เมื่อถูกรุกราน เซลล์สีเทาจะผลิตสารเคมีที่หยุดการเคลื่อนที่ของเซลล์อื่นๆ ในบริเวณที่ได้รับผลกระทบ จึงป้องกันไม่ให้ผู้บุกรุกใช้ระบบขนส่งภายในของฟองน้ำ หากการรุกรานยังคงอยู่ เซลล์สีเทาจะรวมตัวกันในบริเวณนั้นและปล่อยสารพิษที่ฆ่าเซลล์ทั้งหมดในบริเวณนั้น ระบบ "ภูมิคุ้มกัน" สามารถอยู่ในสถานะที่ทำงานอยู่นี้ได้นานถึงสามสัปดาห์[ 27 ]
การฟื้นฟู
ความสามารถในการสร้างใหม่ของฟองน้ำได้รับการศึกษาอย่างละเอียด[ 48 ]โดยเฉพาะในฟองน้ำเดโมสปองจ์[ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]
ฟองน้ำแต่ละประเภทสร้างใหม่โดยใช้วิธีการที่แตกต่างกัน[ 48 ]โดยทั่วไป การสร้างใหม่จะเกิดขึ้นหลังจากฟองน้ำได้รับบาดเจ็บหรือแตกหัก[ 53 ]แต่พวกมันสามารถสร้างใหม่ได้แม้จากเซลล์ที่แยกตัวออกจากกัน หลังจากถูกทำลายเนื้อเยื่อด้วยสารเคมีหรือกลไก เซลล์ที่แยกตัวออกจากกันเหล่านี้จะรวมตัวกันใหม่เพื่อเริ่มต้นกระบวนการสร้างใหม่ และหลังจากสร้างเยื่อบุผิว ขึ้นใหม่ แล้ว ก็จะค่อยๆ สร้างโครงสร้างทางกายวิภาคขึ้นใหม่ เช่น ระบบการไหลเวียนของน้ำ การสร้างใหม่ทั้งร่างกายนี้พบได้ในฟองน้ำเดโมสปองจ์ ฟองน้ำแคลเซียม และโฮโมสเคลอโรเมอร์ฟ[ 48 ]การตายของเซลล์ดูเหมือนจะมีบทบาทจำกัดในการสร้างใหม่ทั้งร่างกาย โดยส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นในขณะที่เยื่อบุผิวสร้างขึ้นใหม่[ 54 ]
ฟองน้ำแก้วยังสามารถสร้างใหม่ได้ โดยRhabdocalyptus dawsoniสามารถสร้างใหม่ได้ในอัตรา0.02–0.08 cm² (0.0031–0.0124 ตารางนิ้ว) ต่อวัน โดยเติมเต็มจากด้าน atrial จากนั้นด้าน dermal และปิดลงเพื่อสร้างแผลเป็น อัตรานี้เร็วกว่าการเติบโตของเนื้อเยื่อใหม่ในสายพันธุ์เดียวกันถึง 40 เท่า[ 55 ]ซึ่งอาจเป็นผลมาจาก วิธีการสร้างเซลล์ แบบไซโตพลาสซึมที่ฟองน้ำแก้วใช้ ซึ่งแตกต่างจากวิธีการสร้างเซลล์แบบเซลล์ที่ช้ากว่าในฟองน้ำชนิดอื่น[ 56 ]
พบว่าการงอกใหม่เกิดขึ้นเร็วกว่าการเจริญเติบโตปกติ ดังเช่นที่พบในAplysilla rosea [ 57 ] นอกจาก นี้ การงอกใหม่ที่ฐานดูเหมือนจะเกิดขึ้นเร็วกว่าการงอก ใหม่ที่ปลายยอดของฟองน้ำ อย่างน้อยก็ในCinachyrella cf. cavernosa [ 58 ]
การสืบพันธุ์
กะเทย
ฟองน้ำมีวิธีการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ 3 วิธี ได้แก่ การแตกตัวการแตกหน่อและการสร้างเจมมิวล์ชิ้นส่วนของฟองน้ำอาจหลุดออกโดยกระแสน้ำหรือคลื่น พวกมันใช้ความสามารถในการเคลื่อนที่ของเซลล์พินาโคไซต์และโคอาโนไซต์และการปรับรูปร่างของเมโซฮิลเพื่อยึดติดกับพื้นผิวที่เหมาะสม จากนั้นจึงสร้างตัวเองขึ้นใหม่เป็นฟองน้ำขนาดเล็กแต่ใช้งานได้ภายในเวลาหลายวัน ความสามารถเดียวกันนี้ทำให้ฟองน้ำที่ถูกบีบผ่านผ้าเนื้อละเอียดสามารถงอกใหม่ได้[ 25 ] : 239ชิ้นส่วนของฟองน้ำจะงอกใหม่ได้ก็ต่อเมื่อมีทั้งคอลเลนไซต์เพื่อสร้างเมโซฮิลและอาร์คีโอไซต์เพื่อสร้างเซลล์ชนิดอื่นๆ ทั้งหมด[ 38 ]มีเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่สืบพันธุ์โดยการแตกหน่อ[ 25 ] : 90–94
เจมมิวล์เป็น "ฝักแห่งการอยู่รอด" ซึ่งฟองน้ำทะเลบางชนิดและฟองน้ำน้ำจืดหลายชนิดสร้างขึ้นเป็นพันๆ เมื่อกำลังจะตาย และบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟองน้ำน้ำจืด จะสร้างขึ้นเป็นประจำในฤดู ใบไม้ร่วง สปองโกไซต์สร้างเจมมิวล์โดยการห่อหุ้มเปลือกของสปองจิน ซึ่งมักเสริมด้วยสปิคุล ซึ่งเป็นกลุ่มกลมๆ ของอาร์คีโอไซต์ที่เต็มไปด้วยสารอาหาร[ 25 ] : 87–88เจมมิวล์ในน้ำจืดอาจรวมถึงซิมไบออนต์ที่สังเคราะห์แสงได้ด้วย[ 59 ]จากนั้นเจมมิวล์จะอยู่ในสภาวะพักตัว และในสภาวะนี้สามารถอยู่รอดได้ในสภาพอากาศหนาวเย็น แห้งแล้ง ขาดออกซิเจน และความเค็มที่ผันผวนอย่างมาก[ 25 ]เจมมิวล์ในน้ำจืดมักจะไม่ฟื้นคืนชีพจนกว่าอุณหภูมิจะลดลง คงอยู่ในสภาพอากาศหนาวเย็นเป็นเวลาหลายเดือน แล้วจึงถึงระดับที่ใกล้เคียงกับ "ปกติ" [ 59 ]เมื่อเจมมิวล์งอก อาร์คีโอไซต์รอบนอกของกลุ่มจะเปลี่ยนเป็นพินาโคไซต์เยื่อหุ้มเหนือรูพรุนในเปลือกจะแตกออก กลุ่มเซลล์จะค่อยๆ ปรากฏออกมา และอาร์คีโอไซต์ที่เหลือส่วนใหญ่จะเปลี่ยนเป็นเซลล์ชนิดอื่นๆ ที่จำเป็นต่อการสร้างฟองน้ำที่ทำงานได้ เจมมิวล์จากสปีชีส์เดียวกันแต่ต่างตัวกันสามารถรวมตัวกันเพื่อสร้างฟองน้ำหนึ่งตัวได้[ 25 ] : 89–90เจมมิวล์บางส่วนยังคงอยู่ภายในฟองน้ำแม่ และในฤดูใบไม้ผลิอาจเป็นเรื่องยากที่จะบอกได้ว่าฟองน้ำเก่าฟื้นคืนชีพหรือถูก "ตั้งรกรากใหม่" โดยเจมมิวล์ของตัวเองหรือไม่[ 59 ]
เรื่องเพศ
ฟองน้ำส่วนใหญ่เป็นกะเทย (ทำหน้าที่เป็นทั้งสองเพศพร้อมกัน) แม้ว่าฟองน้ำจะไม่มีอวัยวะสืบพันธุ์ก็ตาม อสุจิถูกผลิตโดยโคอาโนไซต์หรือห้องโคอาโนไซต์ทั้งหมดที่จมลงไปในเมโซฮิลและก่อตัวเป็นถุง อสุจิ ในขณะที่ไข่ถูกสร้างขึ้นโดยการเปลี่ยนแปลงของอาร์คีโอไซต์หรือของโคอาโนไซต์ในบางชนิด ไข่แต่ละฟองโดยทั่วไปจะได้รับไข่แดงโดยการบริโภค "เซลล์พยาบาล" ในระหว่างการวางไข่ อสุจิจะแตกออกจากถุงและถูกขับออกทางออสคูลัมหากพวกมันสัมผัสกับฟองน้ำอีกตัวหนึ่งที่เป็นชนิดเดียวกัน กระแสน้ำจะพัดพาพวกมันไปยังโคอาโนไซต์ที่กลืนกินพวกมัน แต่แทนที่จะย่อย พวกมันจะเปลี่ยนรูปร่างเป็นอะมีบาและนำอสุจิผ่านเมโซฮิลไปยังไข่ ซึ่งในกรณีส่วนใหญ่จะกลืนกินทั้งตัวพาและอสุจิ[ 25 ] : 77
บางชนิดปล่อยไข่ที่ได้รับการผสมพันธุ์แล้วลงในน้ำ แต่ส่วนใหญ่จะเก็บไข่ไว้จนกว่าจะฟักเป็นตัว การเก็บไข่ไว้ทำให้พ่อแม่สามารถถ่ายทอดจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ต่อกันไปยังลูกหลานได้โดยตรงผ่านการถ่ายทอดทางแนวตั้งในขณะที่ชนิดที่ปล่อยไข่ลงในน้ำจะต้องได้รับจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ต่อกันทางแนวนอน (โดยทั่วไปแล้วมักจะเป็นการผสมผสานกันของทั้งสองแบบ โดยที่ตัวอ่อนที่มีจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ต่อกันที่ถ่ายทอดทางแนวตั้งจะได้รับจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ต่อกันทางแนวนอนเพิ่มเติมด้วย) [ 60 ] [ 61 ]ตัวอ่อนมีสี่ประเภท แต่ทั้งหมดเป็นเซลล์ทรงกลมแบบเลซิโทโทรฟิก (ไม่กินอาหาร) ที่มีชั้นเซลล์ด้านนอกซึ่งมีแฟลเจลลาหรือซิเลียที่ช่วยให้ตัวอ่อนเคลื่อนที่ได้ หลังจากว่ายน้ำไปได้สองสามวัน ตัวอ่อนจะจมลงและคลานไปจนกว่าจะพบที่ที่จะตั้งรกราก เซลล์ส่วนใหญ่จะเปลี่ยนเป็นอาร์คีโอไซต์แล้วจึงเปลี่ยนเป็นประเภทที่เหมาะสมกับตำแหน่งของพวกมันในฟองน้ำตัวเต็มวัยขนาดเล็ก[ 25 ] : 77 [ 62 ]
เอ็มบริโอ ฟองน้ำแก้วเริ่มต้นด้วยการแบ่งตัวเป็นเซลล์แยกกัน แต่เมื่อ สร้างเซลล์ครบ 32 เซลล์แล้ว พวกมันจะเปลี่ยนรูปร่างอย่างรวดเร็วเป็นตัวอ่อนที่มีรูปร่าง ภายนอกเป็นรูปไข่ มีแถบขนเล็กๆรอบตรงกลางซึ่งใช้ในการเคลื่อนที่ แต่ภายในมีโครงสร้างฟองน้ำแก้วทั่วไป คือมีหนามแหลมที่มีซิงซิเทียม หลักคล้ายใย แมงมุมพันรอบและระหว่างหนามแหลมเหล่านั้น และ มี โคอาโนซิงซิเทียมที่มีตัวคอเสื้อหลายตัวอยู่ตรงกลาง จากนั้นตัวอ่อนก็จะออกจากร่างกายของพ่อแม่[ 63 ]
ไมโอซิส
ความก้าวหน้าทางเซลล์วิทยาของการสร้าง ไข่ และการสร้างสเปิร์ม ( การสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ) ของฟองน้ำนั้นคล้ายคลึงกับของสัตว์หลายเซลล์ชนิดอื่น ๆ มาก[ 64 ]ยีนส่วนใหญ่จากชุด ยีน ไมโอซิส แบบคลาสสิก รวมถึงยีนสำหรับการรวมตัวของ DNA และการซ่อมแซมการแตกของสายคู่ ซึ่งได้รับการอนุรักษ์ไว้ในยูคาริโอต นั้น มีการแสดงออกในฟองน้ำ (เช่นGeodia hentscheliและGeodia phlegraei ) [ 64 ]เนื่องจากฟองน้ำถือเป็นสัตว์ที่แยกตัวออกมาเร็วที่สุด ผลการค้นพบเหล่านี้จึงบ่งชี้ว่าชุดเครื่องมือพื้นฐานของไมโอซิส รวมถึงความสามารถในการรวมตัวและการซ่อมแซม DNA มีอยู่ตั้งแต่ช่วงต้นของการวิวัฒนาการของยูคาริโอต[ 64 ]
วงจรชีวิต
ฟองน้ำใน เขต อบอุ่นมีอายุขัยอย่างมากที่สุดเพียงไม่กี่ปี แต่ ฟองน้ำ ในเขตร้อน บาง ชนิดและอาจรวมถึงฟองน้ำในทะเลลึกบางชนิดอาจมีอายุยืนยาวถึง 200 ปีหรือมากกว่า นั้น ฟองน้ำเดโมสปองจ์ที่สร้าง จากแคลเซียมบางชนิด เติบโตเพียง0.2 มม. (0.0079 นิ้ว)ต่อปี และหากอัตรานี้คงที่ ตัวอย่างที่ มีความกว้าง 1 ม. (3.3 ฟุต)จะต้องมีอายุประมาณ 5,000 ปี ฟองน้ำบางชนิดเริ่มสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเมื่ออายุเพียงไม่กี่สัปดาห์ ในขณะที่บางชนิดรอจนกว่าจะมีอายุหลายปี[ 25 ]
การประสานงานกิจกรรม
ฟองน้ำที่โตเต็มวัยไม่มีเซลล์ประสาท หรือ เนื้อเยื่อประสาทชนิดอื่นใดอย่างไรก็ตาม ฟองน้ำส่วนใหญ่สามารถเคลื่อนไหวที่ประสานกันทั่วทั้งร่างกายได้ โดยส่วนใหญ่เป็นการหดตัวของเซลล์พินาโคไซต์บีบช่องทางน้ำ และขับตะกอนส่วนเกินและสารอื่นๆ ที่อาจก่อให้เกิดการอุดตันออกไป ฟองน้ำบางชนิดสามารถหดตัวของออสคูลัม ได้ โดยอิสระจากส่วนอื่นๆ ของร่างกาย ฟองน้ำอาจหดตัวเพื่อลดพื้นที่ที่เสี่ยงต่อการถูกโจมตีจากผู้ล่า ในกรณีที่ฟองน้ำสองตัวเชื่อมติดกัน เช่น หากมีหน่อขนาดใหญ่แต่ยังไม่แยกออกจากกัน คลื่นการหดตัวเหล่านี้จะค่อยๆ ประสานกันใน " แฝดสยาม " ทั้งสอง กลไกการประสานกันยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่อาจเกี่ยวข้องกับสารเคมีที่คล้ายกับสารสื่อประสาท [ 66 ] อย่างไรก็ตามฟองน้ำแก้วจะส่งกระแสไฟฟ้าอย่างรวดเร็วผ่านทุกส่วนของ ซิง ไซเทียมและใช้สิ่งนี้เพื่อหยุดการเคลื่อนไหวของแฟลเจลลาหากน้ำที่เข้ามามีสารพิษหรือตะกอนมากเกินไป[ 25 ] เชื่อกันว่า ไมโอไซต์มีหน้าที่ในการปิดออสคูลัมและส่งสัญญาณระหว่างส่วนต่างๆ ของร่างกาย[ 27 ]
ฟองน้ำมียีนที่คล้ายคลึงกับยีนที่มี "สูตร" สำหรับความหนาแน่นหลังไซแนปส์ซึ่งเป็นโครงสร้างรับสัญญาณที่สำคัญในเซลล์ประสาทของสัตว์อื่นๆ ทุกชนิด อย่างไรก็ตาม ในฟองน้ำ ยีนเหล่านี้จะถูกกระตุ้นเฉพาะใน "เซลล์รูปขวด" ซึ่งปรากฏเฉพาะในตัวอ่อนและอาจให้ความสามารถในการรับรู้บางอย่างในขณะที่ตัวอ่อนว่ายน้ำ สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถามว่าเซลล์รูปขวดเป็นบรรพบุรุษของเซลล์ประสาทที่แท้จริงหรือไม่ หรือเป็นหลักฐานว่าบรรพบุรุษของฟองน้ำมีเซลล์ประสาทที่แท้จริง แต่สูญเสียไปเมื่อปรับตัวให้เข้ากับวิถีชีวิตแบบอยู่กับที่[ 67 ]
นิเวศวิทยา
แหล่งที่อยู่อาศัย
ฟองน้ำมีการกระจายตัวอยู่ทั่วโลก อาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยในมหาสมุทรที่หลากหลาย ตั้งแต่บริเวณขั้วโลกไปจนถึงเขตร้อน[ 38 ]ส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในน้ำนิ่งและใส เพราะตะกอนที่ถูกกวนขึ้นมาจากคลื่นหรือกระแสน้ำจะไปอุดรูพรุน ทำให้ฟองน้ำหาอาหารและหายใจได้ยาก[ 39 ]โดยทั่วไปแล้วจะพบฟองน้ำจำนวนมากที่สุดบนพื้นผิวที่แข็ง เช่น หิน แต่ฟองน้ำบางชนิดสามารถยึดเกาะกับตะกอนอ่อนได้โดยใช้ฐานคล้ายราก[ 68 ]
ฟองน้ำมีจำนวนมากแต่มีความหลากหลายน้อยกว่าในน่านน้ำเขตอบอุ่นเมื่อเทียบกับน่านน้ำเขตร้อน อาจเป็นเพราะสิ่งมีชีวิตที่กินฟองน้ำมีจำนวนมากในน่านน้ำเขตร้อน[ 69 ]ฟองน้ำแก้วเป็นชนิดที่พบได้บ่อยที่สุดในน่านน้ำขั้วโลกและในระดับความลึกของทะเลเขตอบอุ่นและเขตร้อน เนื่องจากโครงสร้างที่มีรูพรุนมากทำให้พวกมันสามารถดึงอาหารจากน่านน้ำที่ขาดแคลนทรัพยากรเหล่านี้ได้โดยใช้ความพยายามน้อยที่สุดฟองน้ำเดโมสปองจ์และฟองน้ำแคลเซียมมีจำนวนมากและมีความหลากหลายในน่านน้ำตื้นที่ไม่ใช่ขั้วโลก[ 70 ]
ฟองน้ำแต่ละชนิด อาศัยอยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยที่แตกต่างกัน:
ระดับ ประเภทน้ำ[ 27 ] ความลึก[ 27 ] ประเภทของพื้นผิว[ 27 ] แคลคาเรีย นาวิกโยธิน น้อยกว่า100 เมตร (330 ฟุต) แข็ง ฟองน้ำแก้ว นาวิกโยธิน ลึก ตะกอนอ่อนหรือตะกอนแข็ง เดโมสปองจ์ น้ำทะเล น้ำกร่อย และน้ำจืดประมาณ 150 ชนิด[ 25 ] จากบริเวณน้ำขึ้นน้ำลงถึงทะเลลึก[ 27 ]พบฟองน้ำกินเนื้อที่ระดับความลึก8,840 เมตร (5.49 ไมล์) [ 45 ] ใดๆ
ในฐานะผู้ผลิตขั้นต้น
ฟองน้ำที่มีเอนโดซิมไบออนที่สังเคราะห์แสงได้ จะผลิต ออกซิเจนได้มากกว่าที่บริโภคถึงสามเท่ารวมถึงสารอินทรีย์ได้มากกว่าที่บริโภคด้วย การมีส่วนร่วมดังกล่าวต่อทรัพยากรในแหล่งที่อยู่อาศัยของพวกมันมีความสำคัญอย่างมากตามแนวแนวปะการังเกรตแบร์ริเออร์รีฟ ของออสเตรเลีย แต่ค่อนข้างน้อยในทะเลแคริบเบียน[ 38 ]
การป้องกัน
ฟองน้ำหลายชนิดจะสลัดสปิคุล ออก ทำให้เกิดเป็นพรมหนาแน่นหลายเมตร ซึ่งช่วยป้องกันเอคิโนเดอร์มที่อาจล่าฟองน้ำได้[ 38 ] นอกจากนี้ ฟองน้ำยังผลิตสารพิษที่ป้องกันไม่ให้สิ่งมีชีวิตเกาะติดอื่นๆ เช่นไบรโอซัวหรือเพรียงทะเลเจริญเติบโตบนหรือใกล้ฟองน้ำ ทำให้ฟองน้ำเป็นคู่แข่งที่มีประสิทธิภาพมากในการแย่งชิงพื้นที่อยู่อาศัย ตัวอย่างหนึ่งในหลายๆ ตัวอย่าง ได้แก่เอจลิเฟอรินซึ่งมีฤทธิ์ต้านแบคทีเรียและทำให้ไบโอฟิล์มสลายตัว
ฟองน้ำบางชนิด รวมถึงฟองน้ำไฟแคริบเบียนTedania ignisทำให้เกิดผื่นคันอย่างรุนแรงในมนุษย์ที่สัมผัส[ 25 ]เต่าและปลาบางชนิดกินฟองน้ำเป็นอาหารหลัก มักกล่าวกันว่าฟองน้ำสร้างสารเคมีป้องกันตัวเองจากผู้ล่าเหล่านี้[ 25 ]อย่างไรก็ตาม การทดลองไม่สามารถสร้างความสัมพันธ์ระหว่างความเป็นพิษของสารเคมีที่ฟองน้ำผลิตขึ้นกับรสชาติที่ปลาชอบ ซึ่งจะลดประโยชน์ของการป้องกันทางเคมีในการยับยั้ง การล่าของปลาอาจช่วยแพร่กระจายฟองน้ำโดยการทำให้ชิ้นส่วนหลุดออกมา[ 27 ]อย่างไรก็ตาม การศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าปลาชอบฟองน้ำที่ไม่มีสารเคมีป้องกันตัวเอง[ 71 ]และการศึกษาอีกชิ้นหนึ่งพบว่าระดับการล่าปะการังที่สูงสามารถทำนายการมีอยู่ของสายพันธุ์ที่มีสารเคมีป้องกัน ตัวเองได้ [ 72 ]
ฟองน้ำแก้วไม่สร้างสารเคมีที่เป็นพิษ และอาศัยอยู่ในน้ำลึกมากซึ่งมีผู้ล่าน้อย[ 39 ]
การล่าเหยื่อ
แมลงวันฟองน้ำ หรือที่รู้จักกันในชื่อแมลงวันฟองน้ำ ( Neuroptera , Sisyridae ) เป็นนักล่าเฉพาะของฟองน้ำน้ำจืด ตัวเมียวางไข่บนพืชที่ยื่นเหนือน้ำ ตัวอ่อนฟักออกมาและตกลงไปในน้ำ จากนั้นพวกมันจะหาฟองน้ำกิน พวกมันใช้ส่วนปากที่ยาวเจาะฟองน้ำและดูดของเหลวภายใน ตัวอ่อนของบางชนิดเกาะอยู่บนผิวฟองน้ำ ในขณะที่บางชนิดหลบซ่อนอยู่ในโพรงภายในของฟองน้ำ ตัวอ่อนที่โตเต็มวัยจะออกจากน้ำและสร้างรังไหมเพื่อเข้าดักแด้[ 74 ]
การกัดเซาะทางชีวภาพ
ฟองน้ำตับไก่แคริบเบียน Chondrilla nuculaหลั่งสารพิษที่ฆ่าโพลิป ปะการัง ทำให้ฟองน้ำสามารถเจริญเติบโตปกคลุมโครงกระดูกปะการังได้[ 25 ]ฟองน้ำชนิดอื่นๆ โดยเฉพาะในวงศ์Clionaidaeใช้สารกัดกร่อนที่หลั่งออกมาจากอาร์คีโอไซต์เพื่อเจาะเข้าไปในหิน ปะการัง และเปลือกหอย ที่ตาย แล้ว[ 25 ]ฟองน้ำอาจกัดเซาะแนวปะการังได้มากถึง1 เมตร (3.3 ฟุต)ต่อปี ทำให้เกิดรอยบากที่มองเห็นได้ใต้ระดับน้ำลง[ 38 ]
โรคต่างๆ
ฟองน้ำแคริบเบียนสกุลAplysinaเป็นโรคแถบแดง Aplysinaซึ่งทำให้Aplysinaเกิดแถบสีสนิมหนึ่งแถบหรือมากกว่านั้น บางครั้งอาจมีแถบ เนื้อเยื่อ ตาย อยู่ติดกันด้วย รอยโรคเหล่านี้อาจล้อมรอบกิ่งก้านของฟองน้ำทั้งหมด โรคนี้ดูเหมือนจะติดต่อได้และส่งผลกระทบต่อA. cauliformis ประมาณร้อยละ 10 บนแนวปะการังบาฮามาส[ 75 ]แถบสีสนิมเกิดจากไซยาโนแบคทีเรียแต่ยังไม่ทราบว่าสิ่งมีชีวิตนี้เป็นสาเหตุของโรคจริงหรือไม่[ 75 ] [ 76 ]
การทำงานร่วมกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ
นอกจากจะเป็นที่อยู่ของเอนโดซิมไบออนที่สังเคราะห์แสงได้แล้ว[ 25 ]ฟองน้ำยังเป็นที่รู้จักในด้านการทำงานร่วมกันกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ อีกมากมาย ฟองน้ำLissodendoryx colombiensis ที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ และเกาะติดอยู่บนพื้นผิวหินนั้นพบได้ทั่วไป แต่ได้ขยายขอบเขตการกระจายตัวไปยังทุ่งหญ้าทะเลโดยปล่อยให้ตัวเองถูกล้อมรอบหรือถูกปกคลุมด้วยฟองน้ำหญ้าทะเล ซึ่งมีรสชาติไม่ดีสำหรับปลาดาว ในท้องถิ่น ดังนั้นจึงช่วยปกป้องLissodendoryxจากพวกมัน ในทางกลับกัน ฟองน้ำหญ้าทะเลก็จะได้รับตำแหน่งที่สูงขึ้นห่างจากตะกอนใต้ทะเล[ 77 ]
กุ้งสกุลSynalpheusอาศัยอยู่รวมกันเป็นอาณานิคมในฟองน้ำ และกุ้งแต่ละชนิดจะอาศัยอยู่ในฟองน้ำคนละชนิดกัน ทำให้Synalpheusเป็นหนึ่งใน สกุลของสัตว์จำพวก ครัสเตเชียน ที่มีความหลากหลายมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งSynalpheus regalisใช้ฟองน้ำไม่เพียงแต่เป็นแหล่งอาหารเท่านั้น แต่ยังใช้เป็นเกราะป้องกันกุ้งชนิดอื่นและสัตว์นักล่าอีกด้วย[ 78 ]ฟองน้ำหัวใหญ่หนึ่งอันอาจมีกุ้งมากถึง 16,000 ตัวอาศัยอยู่โดยกินอนุภาคขนาดใหญ่ที่สะสมอยู่บนฟองน้ำขณะที่มันกรองน้ำทะเลเพื่อเป็นอาหาร[ 79 ]สัตว์จำพวกครัสเตเชียนอื่นๆ เช่น ปูฤๅษี มักจะมีฟองน้ำชนิดเฉพาะPseudospongosoritesเจริญเติบโตอยู่บนตัว โดยทั้งฟองน้ำและปูจะอาศัยอยู่ในเปลือกหอยทากจนกว่าทั้งปูและฟองน้ำจะโตเกินเปลือกนั้น ในที่สุดปูจะใช้ร่างกายของฟองน้ำเป็นเกราะป้องกันแทนเปลือกจนกว่าปูจะหาเปลือกที่เหมาะสมมาทดแทนได้[ 80 ]
ห่วงฟองน้ำ
ฟองน้ำส่วนใหญ่เป็นสัตว์กินซากซึ่งกรองอนุภาคเศษซากอินทรีย์และสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กจากน้ำทะเล โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฟองน้ำมีบทบาทสำคัญในฐานะสัตว์กินซากในห่วงโซ่อาหารของแนวปะการังโดยการรีไซเคิลซากไปสู่ระดับโภชนาการ ที่สูง ขึ้น[ 81 ]
มีการตั้งสมมติฐานว่าฟองน้ำแนวปะการังช่วยอำนวยความสะดวกในการถ่ายโอนสารอินทรีย์ที่ได้จากปะการังไปยังผู้กินซากที่เกี่ยวข้องผ่านการผลิตเศษฟองน้ำ ดังแสดงในแผนภาพ ฟองน้ำหลายชนิดสามารถเปลี่ยน DOM ที่ได้จากปะการังให้เป็นเศษฟองน้ำ[ 84 ] [ 82 ]และถ่ายโอนสารอินทรีย์ที่ผลิตโดยปะการังไปยังห่วงโซ่อาหารของแนวปะการังที่สูงขึ้นไป ปะการังปล่อยสารอินทรีย์ออกมาทั้งในรูปของเมือกที่ละลายและเป็นอนุภาค[ 85 ] [ 86 ] [ 87 ] [ 88 ]รวมถึงวัสดุเซลล์ เช่นSymbiodiniumที่ ถูกขับออกมา [ 89 ] [ 90 ] [ 81 ]
สารอินทรีย์สามารถถ่ายโอนจากปะการังไปยังฟองน้ำได้ผ่านทุกเส้นทางเหล่านี้ แต่ DOM น่าจะประกอบเป็นสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุด เนื่องจากเมือกของปะการังส่วนใหญ่ (56 ถึง 80%) ละลายในคอลัมน์น้ำ[ 86 ]และการสูญเสียคาร์บอนคงที่ของปะการังเนื่องจากการขับSymbiodinium ออกมา มักจะน้อยมาก (0.01%) [ 89 ]เมื่อเทียบกับการปล่อยเมือก (มากถึง ~40%) [ 91 ] [ 92 ]สารอินทรีย์ที่ได้จากปะการังยังสามารถถ่ายโอนไปยังฟองน้ำทางอ้อมผ่านแบคทีเรีย ซึ่งสามารถบริโภคเมือกของปะการังได้เช่นกัน[ 93 ] [ 94 ] [ 95 ] [ 81 ]
จุลินทรีย์ในฟองน้ำ
นอกจากความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกัน แบบหนึ่งต่อหนึ่งแล้ว โฮสต์ยังสามารถสร้างความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับกลุ่มจุลินทรีย์ได้ ส่งผลให้ไมโครไบโอมของฟองน้ำ มีความหลากหลาย ฟองน้ำ สามารถเป็นที่อยู่อาศัยของชุมชนจุลินทรีย์ ได้หลากหลายชนิด ซึ่งอาจมีความเฉพาะเจาะจงมาก ชุมชนจุลินทรีย์ที่สร้างความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับฟองน้ำอาจมีปริมาณมากถึง 35% ของชีวมวลของโฮสต์[ 97 ]
คำศัพท์สำหรับความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันเฉพาะนี้ ซึ่งกลุ่มจุลินทรีย์จับคู่กับโฮสต์ เรียกว่าความสัมพันธ์แบบโฮโลไบโอติกฟองน้ำและชุมชนจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องจะผลิตเมตาโบไลต์ทุติย ภูมิหลากหลายชนิด ที่ช่วยปกป้องมันจากผู้ล่าผ่านกลไกต่างๆ เช่นการป้องกันทางเคมี[ 98 ]โฮโลไบออนต์ของฟองน้ำเป็นตัวอย่างของแนวคิดระบบนิเวศแบบซ้อนกัน ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมกระทำในหลายระดับเพื่อเปลี่ยนแปลงกระบวนการในระดับไมโครไบโอม โฮโลไบออนต์ ชุมชน และระบบนิเวศ ดังนั้น ปัจจัยที่เปลี่ยนแปลงการทำงานของไมโครไบโอมสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในระดับโฮโลไบออนต์ ชุมชน หรือแม้แต่ระบบนิเวศ และในทางกลับกัน แสดงให้เห็นถึงความจำเป็นในการพิจารณาหลายระดับเมื่อประเมินการทำงานในระบบนิเวศแบบซ้อนกัน[ 96 ]
ความสัมพันธ์เหล่านี้บางส่วนรวมถึงเอนโดซิมไบออนต์ภายในเซลล์แบคทีริโอไซต์ และไซยาโนแบคทีเรียหรือไมโครอัลเกที่พบอยู่ใต้ชั้นเซลล์พินาโคเดอร์ม ซึ่งพวกมันสามารถรับแสงได้มากที่สุดเพื่อใช้ในการสังเคราะห์แสง พวกมันสามารถเป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์มากกว่า 50 ไฟลัมและไฟลัมที่คาดว่าจะเป็นไปได้ รวมถึง Alphaprotoebacteria, Actinomycetota , Chloroflexota , Nitrospirota , " Cyanobacteria ", กลุ่ม Gamma-, ไฟลัมที่คาดว่าจะเป็นPoribacteriaและThaumarchaea [ 98 ]
อนุกรมวิธาน
อนุกรมวิธาน
คาร์ล ลินเนียสผู้จัดจำแนกสัตว์เกาะติดส่วนใหญ่ให้อยู่ในอันดับZoophytaในชั้นVermesได้ระบุสกุลSpongia ผิดพลาด ว่าเป็นพืชในอันดับAlgae [ 99 ]เป็นเวลานานหลังจากนั้น ฟองน้ำถูกจัดให้อยู่ในอาณาจักรย่อยParazoa ( "ข้างสัตว์") แยกจากEumetazoaซึ่งประกอบเป็นส่วนที่เหลือของอาณาจักรAnimalia [ 100 ]
ไฟลัม Porifera ยังแบ่งออกเป็นชั้นต่างๆโดยส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของโครงกระดูก : [ 24 ] [ 38 ]
- Hexactinellida (ฟองน้ำแก้ว) มีหนามซิลิเกต ซึ่งหนามที่ใหญ่ที่สุดมีหกแฉกและอาจแยกกันหรือรวมกันก็ได้[ 24 ]ส่วนประกอบหลักของร่างกายของพวกมันคือซิงไซเทียซึ่งมีเซลล์จำนวนมากใช้เยื่อหุ้ม ภายนอกร่วม กัน เพียงอันเดียว [ 38 ]
- แคลคาเรียมีโครงกระดูกที่ทำจากแคลไซต์ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของแคลเซียมคาร์บอเนตซึ่งอาจก่อตัวเป็นหนามแหลมแยกกันหรือเป็นก้อนขนาดใหญ่ เซลล์ทั้งหมดมีนิวเคลียสและเยื่อหุ้มเซลล์เพียงอันเดียว[ 38 ]
- Demospongiaeส่วนใหญ่มีหนามซิลิเกตหรือ เส้นใย สปองจินหรือทั้งสองอย่างอยู่ภายในเนื้อเยื่ออ่อน อย่างไรก็ตาม บางชนิดก็มีโครงกระดูกภายนอกขนาดใหญ่ที่ทำจากอะราโกไนต์ซึ่งเป็นแคลเซียมคาร์บอเนตอีกรูปแบบหนึ่ง[ 24 ] [ 38 ]เซลล์ทั้งหมดมีนิวเคลียสและเยื่อหุ้มเซลล์เพียงอันเดียว[ 38 ]
- Archeocyathaเป็นที่รู้จักเฉพาะในรูปฟอสซิลจากยุคแคมเบรียน เท่านั้น [ 100 ]
ในทศวรรษ 1970 ฟองน้ำที่มีโครงกระดูกแคลเซียมคาร์บอเนตขนาดใหญ่ถูกจัดให้อยู่ในชั้นแยกต่างหากที่ เรียกว่า Sclerospongiaeหรือที่รู้จักกันในชื่อ "ฟองน้ำปะการัง" [ 101 ]อย่างไรก็ตาม ในทศวรรษ 1980 พบว่าฟองน้ำเหล่านี้ทั้งหมดเป็นสมาชิกของ Calcarea หรือ Demospongiae [ 102 ]
จนถึงปัจจุบัน สิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ได้ระบุชนิดของฟองน้ำประมาณ 9,000 ชนิด[ 38 ]ซึ่งประมาณ 400 ชนิดเป็นฟองน้ำแก้ว ประมาณ 500 ชนิดเป็นฟองน้ำหินปูน และที่เหลือเป็นฟองน้ำเดโมสปองจ์[ 25 ]อย่างไรก็ตาม แหล่งที่อยู่อาศัยบางประเภท เช่น ผนังหินแนวตั้งและผนังถ้ำ และโพรงในก้อนหินและปะการัง ได้รับการสำรวจน้อยมาก แม้แต่ในทะเลตื้น และอาจเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตอีกหลายชนิด[ 38 ]
ชั้นเรียน
ฟองน้ำถูกจัดกลุ่มตามประเพณีออกเป็นสามชั้น ได้แก่ ฟองน้ำหินปูน (Calcarea) ฟองน้ำแก้ว (Hexactinellida) และฟองน้ำเดโมสปองเจีย (Demospongiae) อย่างไรก็ตาม การศึกษาในปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าHomoscleromorphaซึ่งเป็นกลุ่มที่เคยคิดว่าอยู่ในDemospongiaeมีความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมที่แยกออกจากฟองน้ำชั้นอื่นๆ อย่างชัดเจน[ 20 ] : 153–154ดังนั้น เมื่อเร็วๆ นี้จึงได้รับการยอมรับว่าเป็นฟองน้ำชั้นที่สี่[ 103 ] [ 104 ]
ฟองน้ำแบ่งออกเป็นชั้นต่างๆโดยส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของโครงกระดูก : [ 27 ]เหล่านี้ถูกจัดเรียงตามลำดับวิวัฒนาการดังที่แสดงด้านล่าง โดยเรียงลำดับวิวัฒนาการจากบนลงล่าง:
ระดับ ประเภทของเซลล์[ 27 ] หนาม[ 27 ] เส้นใยสปองจิน[ 27 ] โครงกระดูกภายนอกขนาดใหญ่[ 38 ] รูปแบบร่างกาย[ 27 ] เฮกซาคติเนลลิดา ส่วนใหญ่ เป็นเซลล์ซิงไซเทียเสมอ ซิลิกาแบบเดี่ยวหรือแบบหลอมรวม ไม่เคย ไม่เคย ลิวโคนอยด์ เดโมสปองเจีย นิวเคลียสเดียว เยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกเดียว ซิลิกา ในหลายชนิด ในบางสายพันธุ์ที่ทำจากอะราโกไนต์หากมีอยู่[ 24 ] [ 38 ] ลิวโคนอยด์ แคลคาเรีย นิวเคลียสเดียว เยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกเดียว แคลไซต์ไม่ว่าจะเป็นแบบก้อนเดี่ยวหรือก้อนใหญ่ ไม่เคย โดยทั่วไปประกอบด้วยแคลไซต์ หากมีอยู่ แอสโคนอยด์ ไซโคนอยด์ ลิวโคนอยด์ หรือโซลีนอยด์[ 105 ] โฮโมสเคลอโรมอร์ฟา นิวเคลียสเดียว เยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกเดียว ซิลิกา ในหลายชนิด ไม่เคย ซิลเลบิดหรือลิวโคนอยด์
วิวัฒนาการ
วิวัฒนาการของฟองน้ำได้รับการถกเถียงกันอย่างหนักตั้งแต่มีการคิดค้นวิชาพันธุศาสตร์เชิงวิวัฒนาการเดิมทีคิดว่าฟองน้ำเป็นกลุ่มพี่น้องกับไฟลัมสัตว์อื่นๆ ทั้งหมด แต่ปัจจุบันมีหลักฐานมากมายที่บ่งชี้ว่าCtenophoraอาจครองตำแหน่งนั้นแทน[ 106 ] [ 107 ]นอกจากนี้ความเป็นเอกพันธุ์ของไฟลัมก็กำลังถูกตั้งคำถาม การศึกษาหลายชิ้นสรุปว่าสัตว์อื่นๆ ทั้งหมดเกิดขึ้นจากภายในฟองน้ำ และโดยทั่วไปพบว่าฟองน้ำแคลเซียมและHomoscleromorphaมีความใกล้ชิดกับสัตว์อื่นๆ มากกว่า ฟองน้ำ เดโมสปองจ์ [ 108 ] [ 109 ] ความสัมพันธ์ภายในของ Porifera พิสูจน์แล้วว่ามีความไม่แน่นอนน้อยกว่า ความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่าง Homoscleromorpha และ Calcarea ได้รับการยืนยันในการศึกษาเกือบทั้งหมด ไม่ว่าการศึกษาเหล่านั้นจะสนับสนุนความเป็นเอกพันธุ์ของฟองน้ำหรือยูเมตาโซแอนหรือไม่ก็ตาม[ 108 ] [ 9 ] [ 104 ] [ 103 ]ตำแหน่งของฟองน้ำแก้วก็ค่อนข้างแน่นอนเช่นกัน โดยการศึกษาส่วนใหญ่ระบุว่าฟองน้ำแก้วเป็นญาติใกล้ชิดกับฟองน้ำเดโมสปองจ์[ 103 ] [ 9 ] [ 108 ]ดังนั้น ความไม่แน่นอนที่ฐานของแผนภูมิวงศ์ตระกูลสัตว์จึงน่าจะแสดงได้ดีที่สุดด้วยแผนภูมิวิวัฒนาการด้านล่าง
ประวัติวิวัฒนาการ
บันทึกฟอสซิล
แม้ว่านาฬิกาโมเลกุลและไบโอมาร์กเกอร์จะบ่งชี้ว่าฟองน้ำมีอยู่ก่อนการระเบิดของสิ่งมีชีวิตในยุคแคมเบรียน แต่ หนาม ซิลิกาเช่นของเดโมสปองจ์กลับไม่มีอยู่ในบันทึกฟอสซิลจนกระทั่งถึงยุคแคมเบรียน[ 110 ]มีรายงานที่ไม่ได้รับการยืนยันในปี 2002 เกี่ยวกับหนามในหินที่มีอายุประมาณ750 ล้านปีก่อน [ 111 ] ตั้งแต่ ปี 2009 นักวิจัยบางคนได้โต้แย้งว่าในช่วงยุคไครโอเจเนียน ฟอสซิลฟองน้ำที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่รู้จักอาจเกิดขึ้น[ 112 ] [ 113 ] [ 114 ]อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่าฟอสซิลเหล่านี้เป็นของฟองน้ำจริงหรือไม่ แม้ว่าผู้เขียนจะไม่ตัดความเป็นไปได้ที่ฟอสซิลดังกล่าวจะเป็นตัวแทนของโปรโตสปองจ์หรือจุลินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งเป็นสารตั้งต้นของสิ่งมีชีวิตระดับฟองน้ำ[ 115 ]
ฟอสซิล ฟองน้ำ ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี จากยุค เอเดียคารันเมื่อประมาณ580 ล้าน ปีก่อนได้ถูกค้นพบใน ชั้นหิน Doushantuo Formation [ 116 ]ฟอสซิลเหล่านี้ ซึ่งรวมถึง: สปิ คุล; พินาโค ไซต์ ; พอโรไซต์ ; อาร์คีโอไซต์ ; สเคลอโรไซต์ ; และโพรงภายใน ได้รับการจัดประเภทเป็นเดโมสปองจ์ บันทึกของฟองน้ำในยุคเอเดียคารันยังประกอบด้วยสกุลอื่นอีกสองสกุล ได้แก่ เฮลิโคโลเซลลัส ซึ่ง เป็นเฮกซาคติเนลลิดต้นกำเนิด จากชั้น หิน Dengying Formation [ 117 ]และอาริมาเซีย ซึ่งอาจเป็นอาร์คีโอไซอาธานต้นกำเนิด จากกลุ่มหิน Nama Group [ 118 ] สกุลทั้งสองนี้มาจาก "กลุ่มสิ่งมีชีวิต Nama" ของยุคเอเดียคารัน แม้ว่าจะไม่แน่ใจว่าเป็นเพราะการขาดแคลนอย่างแท้จริงก่อนหน้านี้หรืออคติในการอนุรักษ์ ฟอสซิลของฟองน้ำแก้วถูกค้นพบจากประมาณ540ล้านปีก่อนในหินในออสเตรเลีย จีน และมองโกเลีย[ 119 ]ฟองน้ำยุคแคมเบรียนตอนต้นจากเม็กซิโกที่อยู่ในสกุลKiwetinokiaแสดงหลักฐานการรวมตัวของหนามแหลมขนาดเล็กหลายอันเพื่อสร้างหนามแหลมขนาดใหญ่อันเดียว[ 120 ] หนามแหลม แคลเซียมคาร์บอเนตของฟองน้ำหินปูนถูกพบในหินยุคแคมเบรียนตอนต้นตั้งแต่ประมาณ530 ถึง523ล้านปีก่อนในออสเตรเลีย ฟองน้ำเดโมอื่นๆ ที่น่าจะเป็นไปได้ถูกพบในกลุ่มสัตว์ ยุคแคมเบรียนตอนต้น ของเฉิงเจียงตั้งแต่525 ถึง520ล้านปีก่อน [ 121 ] ฟอสซิลที่พบในดินแดนตะวันตกเฉียงเหนือของแคนาดาซึ่งมีอายุย้อนไปถึง890ล้านปีก่อนอาจเป็นฟองน้ำ หากการค้นพบนี้ได้รับการยืนยัน จะแสดงให้เห็นว่าสัตว์ชนิดแรกปรากฏขึ้นก่อนเหตุการณ์ออกซิเจนในยุคนีโอโปรเทโรโซอิก[ 122 ]
ฟองน้ำน้ำจืดดูเหมือนจะมีอายุน้อยกว่ามาก เนื่องจากฟอสซิลที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักมีอายุตั้งแต่ช่วงกลางยุคอีโอซีนเมื่อประมาณ48 ถึง 40ล้านปีก่อน [ 119 ] แม้ว่าฟองน้ำในปัจจุบันประมาณ 90% จะเป็นฟองน้ำเดโมสปองจ์แต่ซากดึกดำบรรพ์ของฟองน้ำชนิดนี้พบได้น้อยกว่าชนิดอื่น ๆ เนื่องจากโครงกระดูกของพวกมันประกอบด้วยสปองจินที่ค่อนข้างอ่อนนุ่มซึ่งไม่กลายเป็นฟอสซิลได้ดี[ 123 ] สิ่งมีชีวิตร่วมอาศัยของฟองน้ำที่เก่าแก่ที่สุดเป็นที่รู้จักจากยุคไซลูเรียนตอนต้น[ 124 ]
สารเคมีที่ใช้เป็นตัวติดตามคือ24-ไอโซโพรพิล โคเลสเทนซึ่งเป็นอนุพันธ์ที่เสถียรของ 24-ไอโซโพรพิลคอเลสเตอรอลซึ่งกล่าวกันว่าผลิตโดยฟองน้ำเดโมสปอนจ์แต่ไม่ใช่โดยยูเมตาโซแอน ("สัตว์แท้" เช่นไนดาเรียนและไบลาเทเรียน ) เนื่องจาก เชื่อกันว่า โชอาโนแฟลเจลเลตเป็นญาติเซลล์เดียวที่ใกล้ชิดที่สุดของสัตว์ ทีมนักวิทยาศาสตร์จึงตรวจสอบชีวเคมีและยีน ของโชอาโน แฟลเจลเลต ชนิด หนึ่งพวกเขาสรุปว่าชนิดนี้ไม่สามารถผลิต 24-ไอโซโพรพิล คอเลสเตอรอลได้ แต่การตรวจสอบโชอาโนแฟลเจลเลตในวงกว้างขึ้นจะมีความจำเป็นเพื่อพิสูจน์ว่าฟอสซิล 24-ไอโซโพรพิล โคเลสเทนนั้นผลิตได้เฉพาะจากฟองน้ำเดโมสปอนจ์เท่านั้น[ 125 ] แม้ว่าสิ่งพิมพ์ก่อนหน้านี้จะรายงานร่องรอยของสารเคมี 24-ไอโซโพรพิลโคเลสเทนในหินโบราณที่มีอายุย้อนไปถึง1,800 ล้านปีก่อน [ 126 ]การวิจัยล่าสุดโดยใช้ชุดหินที่มีอายุแม่นยำกว่ามากได้เปิดเผยว่าไบโอมาร์กเกอร์เหล่านี้ปรากฏขึ้นก่อนสิ้นสุด ยุคน้ำแข็ง มาริโนอันเมื่อประมาณ 635 ล้านปีก่อน [ 127 ] และ "การวิเคราะห์ไบโอมาร์กเกอร์ยังไม่พบหลักฐานที่น่าเชื่อถือใดๆ เกี่ยวกับฟองน้ำโบราณที่มาก่อนยุคน้ำแข็งนีโอโปรเทโรโซอิกที่แผ่ขยายไปทั่วโลกครั้งแรก (ยุคสตูร์เทียน ประมาณ713ล้านปีก่อนในโอมาน)" แม้ว่าจะมีการโต้แย้งว่า 'ไบโอมาร์กเกอร์ฟองน้ำ' นี้อาจมีต้นกำเนิดมาจากสาหร่ายทะเล แต่การวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็นว่าความสามารถของสาหร่ายในการผลิตไบโอมาร์กเกอร์นี้วิวัฒนาการขึ้นในยุคคาร์บอนิเฟอรัส เท่านั้น ดังนั้น ไบโอมาร์กเกอร์จึงยังคงสนับสนุนการมีอยู่ของเดโมสปองจ์ในยุคไครโอเจเนียนอย่างมาก[ 128 ] [ 129 ] [ 130 ]
อาร์คีโอไซอาทิดซึ่งบางคนจัดเป็นฟองน้ำปะการังชนิดหนึ่ง เป็นฟอสซิลที่พบได้ทั่วไปในหินจากยุคแคมเบรียน ตอนต้น เมื่อประมาณ530 ถึง 520ล้านปีก่อนแต่ดูเหมือนว่าจะสูญพันธุ์ไปเมื่อสิ้นสุดยุคแคมเบรียน เมื่อ 490 ล้านปีก่อน [ 121 ] มี การเสนอว่าพวกมันถูกสร้างขึ้นโดย: ฟองน้ำ; ไนดาเรียน ; สาหร่าย ; ฟอรามินิเฟอแรน ; ไฟลั ม สัตว์ ที่แยกออกมา โดยสิ้นเชิง อาร์ คีโอไซอาทา; หรือแม้กระทั่งอาณาจักรสิ่งมีชีวิตที่แยกออกมาโดยสิ้นเชิง ซึ่งมีชื่อว่า อาร์คีอาตา หรือ อินเฟอริเบียนตา ตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา อาร์คีโอไซอาทิดได้รับการพิจารณาว่าเป็นกลุ่มฟองน้ำที่โดดเด่น[ 100 ]
เป็นการยากที่จะจัดกลุ่มแชนเซลลอริดให้อยู่ในกลุ่มฟองน้ำหรือสัตว์ที่ซับซ้อนกว่า การวิเคราะห์ในปี 1996 สรุปว่าพวกมันมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับฟองน้ำ โดยพิจารณาจากโครงสร้างโดยละเอียดของสเคลอไรต์ ("แผ่นเกราะ") ของแชนเซลลอริดคล้ายกับเส้นใยของสปอนจิน ซึ่ง เป็น โปรตีนคอลลาเจน ในเดโมส ปอนจ์ (เขา) สมัยใหม่ เช่นดาร์วิเนลลา [ 132 ] อย่างไรก็ตามการวิเคราะห์อีกครั้งในปี 2002 สรุปว่าแชนเซลลอริดไม่ใช่ฟองน้ำ และอาจอยู่ระหว่างฟองน้ำกับสัตว์ที่ซับซ้อนกว่า ด้วยเหตุผลหลายประการ รวมถึงผิวหนังของพวกมันหนากว่าและเชื่อมต่อกันแน่นกว่าของฟองน้ำ[ 133 ]ในปี 2551 การวิเคราะห์อย่างละเอียดเกี่ยวกับสเคลอไรต์ของแชนเซลลอริอิดส์สรุปว่าพวกมันมีความคล้ายคลึงกับสเคลอไรต์ของฮัลคีริอิดส์ ซึ่งเป็นสัตว์ไบ ลาเทอเรียนที่เคลื่อนที่ได้มีลักษณะคล้าย ทาก ที่สวมเกราะโซ่และพบฟอสซิลในหินตั้งแต่ยุคแคมเบรียนตอนต้นจนถึงยุคแคมเบรียนตอนกลาง หากเป็นเช่นนั้นจริง ก็จะก่อให้เกิดภาวะกลืนไม่เข้าคายไม่ออก เนื่องจากเป็นไปได้ยากมากที่สิ่งมีชีวิตที่ไม่เกี่ยวข้องกันโดยสิ้นเชิงจะสามารถพัฒนาสเคลอไรต์ที่คล้ายคลึงกันเช่นนี้ได้โดยอิสระ แต่ความแตกต่างอย่างมากในโครงสร้างของร่างกายทำให้ยากที่จะเห็นว่าพวกมันจะมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันได้อย่างไร[ 131 ]
ความสัมพันธ์กับกลุ่มสัตว์อื่นๆ
| แผนผังวงศ์ตระกูลแบบง่ายที่แสดงให้เห็น ว่า ฟองน้ำแคลเซียมมีความใกล้เคียงกับสัตว์ที่มีโครงสร้างซับซ้อนกว่า[ 134 ] |
ในช่วงทศวรรษ 1990 ฟองน้ำถูกมองว่าเป็น กลุ่ม โมโนฟิเลติก อย่างกว้างขวาง โดยทั้งหมดสืบเชื้อสายมาจากบรรพบุรุษร่วมกันที่เป็นฟองน้ำ และเป็น "กลุ่มพี่น้อง" กับเมตาโซแอน อื่นๆ ทั้งหมด (สัตว์หลายเซลล์) ซึ่งก็เป็นกลุ่มโมโนฟิเลติกเช่นกัน ในทางกลับกัน การวิเคราะห์บางส่วนในช่วงทศวรรษ 1990 ยังได้ฟื้นฟูแนวคิดที่ว่าญาติทางวิวัฒนาการที่ใกล้ที่สุดของสัตว์คือโชอาโนแฟ ลเจลเลต ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่คล้ายกับโชอาโนไซต์ ของฟองน้ำ มาก ซึ่งจะหมายความว่าเมตาโซแอนส่วนใหญ่วิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษที่คล้ายฟองน้ำมาก และดังนั้นฟองน้ำอาจไม่ใช่กลุ่มโมโนฟิเลติก เนื่องจากบรรพบุรุษที่คล้ายฟองน้ำเดียวกันอาจให้กำเนิดทั้งฟองน้ำสมัยใหม่และสมาชิกที่ไม่ใช่ฟองน้ำของเมตาโซแอน[ 134 ]
การวิเคราะห์ตั้งแต่ปี 2001 สรุปได้ว่าEumetazoa (ซึ่งซับซ้อนกว่าฟองน้ำ) มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับฟองน้ำบางกลุ่มมากกว่าฟองน้ำกลุ่มอื่น ๆ ข้อสรุปดังกล่าวบ่งชี้ว่าฟองน้ำไม่ได้เป็นกลุ่มโมโนฟิเลติก เนื่องจากบรรพบุรุษร่วมสุดท้ายของฟองน้ำทั้งหมดจะเป็นบรรพบุรุษโดยตรงของ Eumetazoa ซึ่งไม่ใช่ฟองน้ำ การศึกษาในปี 2001 ที่อิงจากการเปรียบเทียบดีเอ็นเอไรโบโซม สรุปได้ว่าการแบ่งแยกพื้นฐานที่สุดภายในฟองน้ำคือระหว่างฟองน้ำแก้วกับฟองน้ำชนิดอื่น ๆ และ Eumetazoa มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับฟองน้ำแคลเซียมคาร์บอเนต (ฟองน้ำที่มีหนามแคลเซียมคาร์บอเนต) มากกว่าฟองน้ำชนิดอื่น ๆ[ 134 ]ในปี 2007 การวิเคราะห์หนึ่งที่อิงจากการเปรียบเทียบอาร์เอ็นเอและการวิเคราะห์อีกการวิเคราะห์หนึ่งที่อิงจากการเปรียบเทียบหนามเป็นหลัก สรุปได้ว่าฟองน้ำเดโมสปองจ์และฟองน้ำแก้วมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันมากกว่าที่จะมีความสัมพันธ์กับฟองน้ำแคลเซียมคาร์บอเนต ซึ่งในทางกลับกันก็มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับ Eumetazoa มากกว่า[ 119 ] [ 135 ]
หลักฐานทางกายวิภาคและชีวเคมีอื่นๆ เชื่อมโยง Eumetazoa กับHomoscleromorphaซึ่งเป็นกลุ่มย่อยของฟองน้ำเดโมสปองจ์ การเปรียบเทียบดีเอ็นเอในนิวเคลียส ในปี 2007 โดยไม่รวมฟองน้ำแก้วและแมงกะพรุนหวีสรุปได้ว่า:
- Homoscleromorphaมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดที่สุดกับ Eumetazoa;
- ฟองน้ำที่มีแคลเซียมเป็นองค์ประกอบหลักนั้นใกล้เคียงที่สุดรองลงมา
- ฟองน้ำเดโมสปองจ์กลุ่มอื่นๆ ถือเป็น "ญาติ" ทางวิวัฒนาการของกลุ่มเหล่านี้ และ
- สัตว์ ในกลุ่ม Chancelloriidsที่มีลักษณะคล้ายถุงซึ่งพบฟอสซิลใน หิน ยุคแคมเบรียนอาจเป็นฟองน้ำ[ 136 ]
สเปิร์มของ Homoscleromorpha มีลักษณะร่วมกับสเปิร์มของ Eumetazoa ซึ่งสเปิร์มของฟองน้ำชนิดอื่นไม่มี ในทั้ง Homoscleromorpha และ Eumetazoa ชั้นของเซลล์จะยึดติดกันโดยการยึดติดกับเยื่อฐานที่มีลักษณะคล้ายพรม ซึ่งประกอบด้วยคอลลาเจน ชนิด "type IV" เป็นหลัก ซึ่งเป็นคอลลาเจนรูปแบบหนึ่งที่ไม่พบในฟองน้ำชนิดอื่น แม้ว่า เส้นใย สปอนจินที่เสริมความแข็งแรงให้กับเมโซฮิลของฟองน้ำเดโมสปองจ์ทั้งหมดจะคล้ายกับคอลลาเจนชนิด "type IV" ก็ตาม[ 29 ]
การวิเคราะห์ที่อธิบายไว้ข้างต้นสรุปได้ว่าฟองน้ำมีความใกล้ชิดกับบรรพบุรุษของ Metazoa ทั้งหมด ซึ่งเป็นสัตว์หลายเซลล์ทั้งหมด รวมทั้งฟองน้ำและกลุ่มที่ซับซ้อนกว่า อย่างไรก็ตาม การเปรียบเทียบอีกครั้งในปี 2008 ของยีน 150 ยีนในแต่ละ สกุล 21 สกุล ตั้งแต่เชื้อราไปจนถึงมนุษย์ แต่รวมฟองน้ำเพียงสองชนิด ชี้ให้เห็นว่าหวีวุ้น ( ctenophora ) เป็นกลุ่มพี่น้องกับสายพันธุ์อื่นๆ ของ Metazoa ที่รวมอยู่ในตัวอย่าง[ 13 ] [ 137 ] [ 138 ] [ 139 ] หากเป็นเช่นนั้น หวีวุ้นสมัยใหม่อาจพัฒนาโครงสร้างที่ซับซ้อนขึ้นโดยอิสระจาก Metazoa อื่นๆ หรือบรรพบุรุษของฟองน้ำมีความซับซ้อนกว่า และฟองน้ำที่รู้จักทั้งหมดเป็นรูปแบบที่เรียบง่ายอย่างมาก การศึกษาแนะนำให้ทำการวิเคราะห์เพิ่มเติมโดยใช้ฟองน้ำที่หลากหลายมากขึ้นและ Metazoa ที่เรียบง่ายอื่นๆ เช่นPlacozoa [ 13 ]
อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ข้อมูลใหม่แสดงให้เห็นว่าอัลกอริธึมคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการวิเคราะห์นั้นเกิดความเข้าใจผิดจากการมีอยู่ของยีน ctenophore เฉพาะที่แตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากยีนของสายพันธุ์อื่น ทำให้ฟองน้ำกลายเป็นกลุ่มพี่น้องกับสัตว์อื่นๆ ทั้งหมด หรือเป็นระดับพาราไฟเลติกบรรพบุรุษ[ 10 ] [ 140 ] 'แผนผังวงศ์ตระกูล' ที่สร้างขึ้นโดยใช้ข้อมูลที่มีอยู่ทั้งหมดมารวมกัน ทั้งด้านสัณฐานวิทยา การพัฒนา และโมเลกุล สรุปได้ว่าฟองน้ำเป็นกลุ่มโมโนไฟเลติก และร่วมกับcnidariansก่อตัวเป็นกลุ่มพี่น้องกับ bilaterians [ 141 ] [ 142 ]
การจัดเรียง โปรตีน 1,719 ชนิดในระดับเมตาโซแอนที่มีขนาดใหญ่มากและสอดคล้องกันภายใน ซึ่งตีพิมพ์ในปี 2017 แสดงให้เห็นว่า (i) ฟองน้ำ – ซึ่งแสดงโดย Homoscleromorpha, Calcarea, Hexactinellida และ Demospongiae – เป็นกลุ่มโมโนฟิเลติก (ii) ฟองน้ำเป็นกลุ่มพี่น้องกับสัตว์หลายเซลล์อื่นๆ ทั้งหมด (iii) ซีเทโนฟอร์ปรากฏเป็นสายพันธุ์สัตว์ที่แตกแขนงออกมาเร็วที่สุดเป็นอันดับสอง และ (iv) พลาโคโซแอนปรากฏเป็นสายพันธุ์สัตว์ที่สาม ตามด้วยไนดาเรียนซึ่งเป็นกลุ่มพี่น้องกับไบลาเทเรียน[ 143 ]
ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2564 นักวิทยาศาสตร์จากดับลินพบหลักฐานเพิ่มเติมว่าฟองน้ำเป็นกลุ่มพี่น้องกับสัตว์อื่นๆ ทั้งหมด[ 144 ]ในขณะที่ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2566 Schultz และคณะพบรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในซินเทนีของจีโนมซึ่งให้หลักฐานที่แน่ชัดว่าซีเทโนฟอร์เป็นกลุ่มพี่น้องกับสัตว์อื่นๆ ทั้งหมดแทน[ 145 ]
นักสัตววิทยาฟองน้ำที่มีชื่อเสียง
- เซลีน อัลเลแวร์ต
- แพทริเซีย เบิร์กควิสต์
- เจมส์ สก็อตต์ โบเวอร์แบงค์
- มอริซ เบอร์ตัน
- เฮนรี่ จอห์น คาร์เตอร์
- แม็กซ์ วอล์คเกอร์ เดอ ลอเบนเฟลส์
- อาร์เธอร์ เดนดี้
- เอดูอาร์ ปลาซิด ดูชัสแซง เดอ ฟงเบรแซ็ง
- แรนดอล์ฟ เคิร์กแพทริก
- โรเบิร์ต เจ. เลนเดิลเมเยอร์ ฟอน เลนเดนเฟลด์
- เอ็ดเวิร์ด อัลเฟรด มินชิน
- โจวันนี โดเมนิโก นาร์โด
- เอดูอาร์ด ออสการ์ ชมิดท์
- เอมิล ท็อปเซนต์
ใช้
โดยโลมา
รายงานในปี 1997 อธิบายถึงการใช้ฟองน้ำเป็นเครื่องมือของโลมาปากขวดในอ่าวชาร์คเบย์ทางตะวันตกของออสเตรเลีย โลมาจะติดฟองน้ำทะเลไว้ที่จะงอยปากซึ่งคาดว่าน่าจะใช้เพื่อปกป้องตัวเองขณะค้นหาอาหารในพื้นทะเล ที่เป็น ทราย[ 146 ]พฤติกรรมนี้เรียกว่าการใช้ฟองน้ำซึ่งพบเห็นได้เฉพาะในอ่าวนี้เท่านั้น และส่วนใหญ่พบในโลมาเพศเมียการศึกษาในปี 2005 สรุปว่าแม่เป็นผู้สอนพฤติกรรมนี้ให้แก่ลูกสาว และโลมาที่ใช้ฟองน้ำทั้งหมดมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าเป็นการพัฒนาที่ค่อนข้างใหม่[ 23 ]
โดยมนุษย์
โครงกระดูก
หนามแคลเซียมคาร์บอเนตหรือซิลิกา ของฟองน้ำส่วนใหญ่ทำให้ฟองน้ำมีผิวหยาบเกินไปสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ แต่ฟองน้ำสองสกุล ได้แก่HippospongiaและSpongiaมีโครงกระดูกที่อ่อนนุ่มและเป็นเส้นใยทั้งหมด[ 20 ] : 88ชาวยุโรปในยุคแรกใช้ฟองน้ำอ่อนนุ่มเพื่อวัตถุประสงค์หลายอย่าง รวมถึงการรองหมวกกันน็อค ภาชนะดื่มน้ำแบบพกพา และตัวกรองน้ำประปา จนกระทั่งมีการประดิษฐ์ฟองน้ำสังเคราะห์ ฟองน้ำถูกใช้เป็นเครื่องมือทำความสะอาด อุปกรณ์ทาสีและเคลือบเซรามิกและยาคุมกำเนิด แบบลับๆ อย่างไรก็ตาม ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 การจับปลามากเกินไปทำให้ทั้งสัตว์และอุตสาหกรรมใกล้สูญพันธุ์[ 147 ]
ปัจจุบันวัตถุที่มีเนื้อสัมผัสคล้ายฟองน้ำจำนวนมากทำจากสารที่ไม่ได้มาจากฟองน้ำ ฟองน้ำสังเคราะห์ได้แก่อุปกรณ์ทำความสะอาด ส่วนบุคคลและในครัวเรือน เต้านมเทียม [ 148 ] และฟองน้ำคุมกำเนิด[ 149 ]วัสดุที่ใช้โดยทั่วไปคือโฟมเซลลูโลส โฟมโพ ลียูรี เท นและโฟมซิลิโคน ซึ่งใช้น้อยกว่า
ฟองน้ำลู ฟฟา หรือที่สะกดว่าloofahซึ่งมักขายเพื่อใช้ในครัวหรือห้องอาบน้ำ ไม่ได้มาจากสัตว์ แต่ส่วนใหญ่มาจาก "โครงกระดูก" ที่เป็นเส้นใยของบวบ ( Luffa aegyptiaca , Cucurbitaceae ) [ 150 ]
ฟองน้ำที่ทำจากน้ำเต้าวางขายควบคู่กับฟองน้ำที่ทำจากวัสดุจากสัตว์ ในตลาดเครื่องเทศ อิสตันบูล
ฟองน้ำธรรมชาติในเมืองทาร์ปอนสปริงส์รัฐฟลอริดา
สารประกอบยา
ฟองน้ำมี ศักยภาพ ทางการแพทย์เนื่องจากมีสารเคมีอยู่ในฟองน้ำเองหรือ จุลินทรีย์ที่ เป็นพันธมิตรกับฟองน้ำ ซึ่งอาจใช้ในการควบคุมไวรัสแบคทีเรียเนื้องอกและเชื้อรา[ 151 ] [ 152 ]
เนื่องจากไม่มีเปลือกป้องกันหรือวิธีการหลบหนี ฟองน้ำจึงวิวัฒนาการเพื่อสังเคราะห์สารประกอบที่แปลกประหลาดหลากหลายชนิด หนึ่งในนั้นคืออนุพันธ์ของกรดไขมันออกซิไดซ์ที่เรียกว่าออกซิลิปินสมาชิกในกลุ่มนี้พบว่ามีคุณสมบัติต้านมะเร็ง ต้านแบคทีเรีย และต้านเชื้อรา ตัวอย่างหนึ่งที่แยกได้จากฟองน้ำPlakortis จากโอกินาวา คือ พลาโคริดีน Aแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการเป็นสารพิษต่อเซลล์มะเร็งต่อมน้ำเหลืองของหนู[ 153 ] [ 154 ]
ดูเพิ่มเติม
- รายชื่อฟองน้ำ
- โครงการแนวปะการังฟองน้ำ
- 3-อัลคิลไพริดิเนียมสารประกอบที่พบในฟองน้ำ ทะเล สกุล Haplosclerida
- สปอนจ์บ็อบ สแควร์แพนท์
Further reading
- Hickman, C.; Roberts, L.; Larson, A. (2003). Animal Diversity (3rd ed.). New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-234903-0.
- Ereskovsky, A.V. (2010). The Comparative Embryology of Sponges. Russia: Springer Science+Business Media. ISBN 978-90-481-8575-7.
- Wörheide, G. (April 2008). "A hypercalcified sponge with soft relatives: Vaceletia is a keratose demosponge". Molecular Phylogenetics and Evolution. 47 (1): 433–8. Bibcode:2008MolPE..47..433W. doi:10.1016/j.ympev.2008.01.021. PMID 18321733.
External links
- Water flow and feeding in the phylum Porifera (sponges) – Flash animations of sponge body structures, water flow and feeding
- Carsten's Spongepage, Information on the ecology and the biotechnological potential of sponges and their associated bacteria.
- History of Tarpon Springs sponge industry, Tarpon Springs, Florida
- Nature's 'fibre optics' experts
- The Sponge Reef Project
- Queensland Museum information about sponges
- Queensland Museum Sessile marine invertebrates collections
- Queensland Museum Sessile marine invertebrates research
- Sponge Guide for Britain and IrelandArchived 2008-12-08 at the Wayback Machine, Bernard Picton, Christine Morrow & Rob van Soest
- World Porifera database, the world list of extant sponges, includes a searchable database.
- Sponges: World production and markets // Food and Agriculture Organisation