Общие закономерности онтогенеза Ambulacraria

Предполагается, что жизненный цикл с участием двух личинок (планктотрофной и резервотрофной) является синапоморфией Ambulacraria. Планктотрофные личинки имеют сложный ресничный шнур и используют «up-stream»-фильтрацию для питания. Планктотрофные личинки претерпевают метаморфоз и превращаются в непитающихся личинок с полными или неполными ресничными кольцами. Эти личинки используют не желток, а запасы, накопленные на предыдущей планктотрофной стадии, поэтому их можно назвать резервотрофными. Среди иглокожих голотурии имеют жизненный цикл, который может рассматриваться как плезиоморфный. Он включает планктотрофную личинку (аурикулярию) и резервотрофную личинку (долиолярию). Большинство иглокожих потеряли резервотрофных личинок, хотя рудиментарные долиолярии известны у некоторых морских ежей и офиур. У большинства морских лилий есть только личинки долиолярии, хотя у стебельчатых морских лилий есть аурикулярии, за которыми следуют долиолярии, но обе личинки лецитотрофны. У кишечнодышащих Spengelidae и Ptychoderidae есть планктотрофные торнарии, за которыми следуют резервотрофные личинки Агассиса. Виды семейства Harrimaniidae утратили торнарий, но сохранили лецитотрофных личинок Агассица. Гигантские планктотрофные личинки были обнаружены как у иглокожих, так и у полухордовых. Глубоководная голотурия Protankyra brychia имеет гигантскую личинку, известную под названием Auricularia nudibranchiata. Возможно, что гигантская торнария, известная под названием Planctosphaera pelagica, является личинкой какого-то вида глубоководных кишечнодышащих.

1. Müller J. Über die Larven und die Metamorphose der Echinodermen. Berlin: Konigl. Acad. Wiss.; 1849. 37 S.

2. Krohn A. Beobachtungen über Echinodermenlarven. Archiv Anat. Physiol. wiss. Medicin. 1854:208–213.

3. Metschnikoff E. Untersuchungen über die Metamorphose einiger Seethiere. Zeits. wiss. Zool. 1870;20(1):131–144.

4. Metschnikoff E. Über die systematische Stellung von Balanoglossus. Zool. Anz. 1881;4(1):39–157.

5. Furlong R.F., Holland P.W.H. Bayesian phylogenetic analysis supports monophyly of Ambulacraria and of Cyclostomes. Zool. Sci. 2002;19(2):593–599.

6. Dohle W. Die Verwandtschaftsbeziehungen der Grossgruppen der Deuterostomier: Alternative hypothesen und ihre begründungen. Sitzungsberichte der Gesellschaft Naturforschender Freunde zu Berlin. 2004;43(1):123–162.

7. Peterson K.J. Isolation of Hox and Parahox genes in the hemichordate Ptychodera flava and the evolution of deuterostome Hox genes. Mol. Phylogenet. Evol. 2004;31(6):1208–1215.

8. Cameron C.B. A phylogeny of the hemichordates based on morphological characters. Can. J. Zool. 2005;83(1):196–215.

9. Formery L., Schubert M., Croce J.C. Ambulacrarians and the ancestry of deuterostome nervous systems. Evo-Devo: Non-model Species in Cell and Developmental Biology, Results and Problems in Cell Differentiation, vol. 68. Eds. W. Tworzydlo, S.M. Bilinski. Switzerland: Springer Nature; 2019:31–59.

10. Selenka E. Zur Entwicklung der Holothurien Holothuria tubulosa und Cucumaria doliolum. Zeits. wiss. Zool. 1876;27(1):155–187.

11. Runnström J., Runnström S. Über die Entwicklung von Cucumaria frondosa und Psolus phantapus. Bergens Mus. Arb. 1918–1919;5(1):1–99.

12. Holland N.D. Electron microscopic study of development in a sea cucumber, Stichopus tremulus (Holothuroidea), from unfertilized egg through hatched blastula. Acta Zoologica. 1981;62(2):89–111.

13. Smiley S. Metamorphosis of Stichopus californicus and its phylogenetic significance. Biol. Bull. 1986;171(3):611–631.

14. Малахов В.В., Черкасова И.В. Эмбриональное и раннее личиночное развитие голотурии Stichopus japonicus var. armatus (Aspidochirota, Stichopodidae). Зоол. журн. 1991:70(4):55–67.

15. Малахов В.В. Черкасова И.В. Метаморфоз голотурии Stichopus japonicus (Aspidochirota, Stichopodidae). Зоол. журн. 1992;71(9):11–21.

16. Metschnikoff E. Studien tiber die. Entwicklung der Echinodermen und Nemertinen. Mem. Acad. Sci. St.-Petersburg. Ser. 7. 1869;14(1):1–73.

17. McCauley B.S., Wright E.P., Exner C., Kitazawa C., Hinman V. F. Development of an embryonic skeletogenic mesenchyme lineage in a sea cucumber reveals the trajectory of change for the evolution of novel structures in echinoderms. EvoDevo. 2012;3(1):17.

18. Müller J. Über die Larven und die Metamorphose der Echinodermen. Berlin: Konigl. Acad. Wiss.; 1852. 50 S.

19. Strathmann R.R. Larval Feeding in Echinoderms. Amer. Zool. 1975;15(3):717–730.

20. Hart M.W. Variation in suspension feeding rates among larvae of some temperate, eastern Pacific echinoderms. Invertebr. Biol. 1996;115(1):30–45.

21. Soliman T., Yamazaki Y., Niiyama H. Tsunoda K. Spontaneous captive breeding and larval development in the green and red variants of the Japanese sea cucumber Apostichopus japonicus (Selenka 1867). Aquac. Res. 2013;44(4):738–746.

22. Rakaj A., Fianchini A., Boncagni P., Scardi M., Cataudella S. Artificial reproduction of Holothuria polii: A new candidate for aquaculture. Aquaculture. 2019;498(2):444–453.

23. Laguerre H., Raymond G., Plan P. Améziane N., Bailly X., Le Chevalier P. First description of embryonic and larval development, juvenile growth of the black sea-cucumber Holothuria forskali (Echinodermata: Holothuroidea), a new species for aquaculture in the north-eastern Atlantic. Aquaculture. 2020;521(3):734961.

24. Sewell M.A., Hamel J.-F., Mercier A. Morphological diversity, development, and biology of sea cucumber larvae. The World of Sea Cucumbers. Challenges, Advances, and Innovations. Eds. A. Mercier, J.-F. Hamel, A. Suhrbier, and C. Pearce. Academic Press; 2024:237–256.

25. Morgan A. Metamorphosis in larvae of the temperate sea cucumber Australositchopus mollis. Invert. Repr. Dev. 2008;51(3):127–143

26. Semon R. Die Entwicklung der Synapta digitata und ihre Bedeutung fur die Phylogenie der Echinodermen. Jenaische Zeitschr. Naturwiss. 1888;22(2):175–309.

27. Chun C. Atlantis. Biologische Studien über pelagische Organismen Auricularia nudibranchiata. Bibliotheca Zoologica. 1896;19(1):55–75.

28. Ohshima H. Note on a gigantic form of Auricularia allied to A. nudibranchiata Chun. Annotationes Zoologicae Japonensis. 1911;7(5):347–352.

29. Pawson D.L., Gage J.D., Belyaev G.M., Mironov A.N., Smirnov A.V. The deep sea synaptid Protankyra brychia (Echinodermata: Holothuroidea) and its nearsurface dwelling planktotrophic larva, Auricularia nudibranchiata. Sarsia. 2003;88(3):159–174.

30. Pawson D.L. Second New Zealand record of the holothurians giant larva Auricularia nudibranchiata Chun. New Zealand J. Mar. Fresh. Res. 1971;5(2):381–387.

31. Smiley S., McEuen F. S., Chafee C., Krishnan S. Echinodermata: Holothuroidea. Reproduction of marine invertebrates, vol. 6. Eds. A.C. Giese, J.S. Pearse, V.B. Pearse. California: Boxwood Press; 1991:663–750.

32. Dautov S.S., Kashenko S.D. Hyaline spheres in auricularia of Stichopus japonicus. Invertebr. Reprod. Dev. 1995;27(1):61–64.

33. Dolmatov I.Y., Ginanova T.T., Frolova L.T. Metamorphosis and definitive organogenesis in the holothurians Apostichopus japonicus. Zoomorphology. 2016;135(1):173–188.

34. Peters-Didier J., Sewell M.A. The role of the hyaline spheres in sea cucumber metamorphosis: lipid storage via transport cells in the blastocoels. EvoDevo. 2019;10(1):8.

35. Bury H. The metamorphosis of echinoderms. Quart. J. Micr. Sci. 1895;38(1):45–135.

36. Lacalli T.C., West J.E. The auricularia-to-doliolaria transformation in two aspidochirote holothurians, Holothuria mexicana and Stichopus californicus. Invertebr. Biol. 2000;119(2):421–432.

37. Иванова-Казас О.М. Природа бочонковидных личинок иглокожих. Зоол. журн. 1973;52(5):883–890.

38. Иванова-Казас О.М. Сравнительная эмбриология беспозвоночных животных. Иглокожие и полухордовые. М.: Наука; 1978. 166 с.

39. Иванова-Казас О.М. Анализ личиночного развития низших Deuterostomia. Онтогенез. 1992;2(1):179–187.

40. Иванова-Казас О.М. Эволюционная эмбриология животных. СПб.: Наука; 1995. 565 с.

41. McEdward L.R., Miner B.G. Larval and life-cycle patterns in echinoderms. Can. J. Zool. 2001;79(9):1125–1170.

42. Ohshima H. On the development of Cucumaria echinata. Q. J. Microsc. Sci. 1921;65(1):173–246.

43. Runnström S. Entwicklung von Leptosynapta inhaerens. Bergens Museum Aarbook. 1928;1(1):1–80.

44. Inaba D. Notes on the development of a holothurian Caudina chilensis. Sci. Rep. Tohoku Univ. Ser. 4. Biol. 1930;5(2):215–248.

45. McEuen F.S., Chia F.S. Development and metamorphosis of two psolid sea cucumbers, Psolus chitonoides and Psolidium bullatum, with a review of reproductive patterns in the family Psolidae (Holothuroidea: Echinodermata). Mar. Biol. 1991;109(2):267–279.

46. Edwards C.L. Development of Holothuria floridana. J. Morphol. 1909;20(1):211–230.

47. Newth H. On the early development of Cucumaria. Proc. Zool. Soc. London. 1916;2(4):631–641.

48. Dolmatov I.Y., Yushin V.V. Larval development of Eupentacta fraudatrix (Holothuroidea, Dendrochirota). Asian. Mar. Biol. 1993;10(1):125–134.

49. Guisado C., Carrasco S.A., Díaz-Guisado D., Maltrain R., Rojas H. Embryonic development, larval morphology and juvenile growth of the sea cucumber Athyonidium chilensis (Holothuroidea: Dendrochirotida). Revista de Biología Marina y Oceanografía. 2012;47(1):65–73.

50. Inaba D. On some holothurian larvae and young from New Guinea. Bull. Japanese Soc. Sci. Fish. 1934;2(5):213–216.

51. Grave C. On the occurrence among echinoderms of larvae with cilia arranged in transverse rings, with a suggestion as to their significance. Biol. Bull. 1903;5(3):169–186.

52. Grave G. Ophiura brevispina. Mem. Natl. Acad. Sci. 1899;8(4):1–166.

53. Barrois J. Recherches sur le développement de la comatule Comatula méditerranea. Rec. Zool. Suisse. 1888;1(4):546–651.

54. Bury H. The early stages in the development of Antedon rosacea. Phil. Trans. Roy. Soc. Ser. B. 1888;179(2):257–301.

55. Kubota H. Development of Comanthus japonica. I. From spawning to attachment. Jap. J. Develop. Biol. 1969;23(1):92–93.

56. Holland N.D., Kubota H. Correlated scanning and transmission electron microscopy of larvae of the feather star Comanthus japonica (Echinodermata: Crinoidea). Trans. Amer. Microsc. Soc. 1975;94(1):58–70.

57. Nakano H., Hibino T., Oji T., Hara Y., Amemiya S. Larval stages of a living sea lily (stalked crinoid echinoderm). Nature. 2003;421(6241):158–160.

58. Tagawa K., Nishino A., Humphreys T., Satoh N. The spawning and early development of the Hawaiian acorn worm (hemichordate), Ptychodera flava. Zool. Sci. 1998;15(1):85–91.

59. Urata M., Yamaguchi M. The development of the enteropneust hemichordate Balanoglossus misakiensis Kuwano. Zool Sci. 2004;21(5):533–540.

60. Urata M., Iwasaki S., Ohtsuka S., Yamaguchi M. Development of the swimming acorn worm Glandiceps hacksi: similarity to holothuroids. Evol. Dev. 2014;16(3):149–154.

61. Gonzalez P., Jiang J. Z., Lowe C.J. The development and metamorphosis of the indirect developing acorn worm Schizocardium californicum (Enteropneusta: Spengelidae). Front. Zool. 2018;15(2):26.

62. Jabr N., Gonzalez P. M., Kocot K., Cameron C. B. The embryology, metamorphosis, and muscle development of Schizocardium karankawa sp. nov. (Enteropneusta) from the Gulf of Mexico. EvoDevo. 2023;14(10):6.

63. Малахов В.В., Богомолова Е.В., Кузьмина Т.В., Темерева Е.Н. Эволюция жизненных циклов Metazoa и происхождение пелагических личинок. Онтогенез. 2019;50(6):383–397.

64. Malakhov V.V., Gantsevich M.M. The origin and main trends in the evolution of bilaterally symmetrical animals. Paleontol. J. 2022;56(8):887–937.

65. Garstang W. Spolia Bermudiana. I. On a remarkable new type of Auricularia larva (A. bermudensis n.sp.). Quart. J. Microsc. Sci. N.S. 1939;81(2):321–345.

66. Jägersten G. Evolution of the metazoan life cycle: A comprehensive theory. L., N.Y.: Academic Press; 1972. 282 pp.

67. Lacalli T.C., Gilmour T.H.J. Locomotory and feeding effectors of the tornaria larva of Balanoglossus biminiensis. Acta Zoologica (Stockholm). 2001;82(1):117–126.

68. Nakajima Y., Humphreys T., Kaneko H., Tagawa K. Development and neural organization of the tornaria larva of the Hawaiian hemichordate, Ptychodera flava. Zool. Sci. 2004;21(1):69–78.

69. Nielsen C., Hay-Schmidt A. Development of the enteropneust Ptychodera flava: ciliary bands and nervous system. J. Morphol. 2007;268(4):551–570.

70. Morgan T.H. The growth and metamorphosis of Tornaria. J. Morphol. 1891;5(2):407–458.

71. Morgan T.H. The development of Balanoglossus. J. Morphol. 1894;9(1):1–86.

72. Stiasny G. Studium über die Entwicklung des Balanoglossus clavigerus Delle Chiaje. I. Die Entwicklung der Tornaria. Mitt. Zool. Stat. Neapel. 1914;22(1):36–75.

73. Stiasny-Wijnhoff G., Stiasny G. Über TornarienTypen und ihre Beziehung zur Systematik der Enteropneusten. Zool. Anz. 1926;68(2):159–165.

74. Strathrnann R., Bonar D. Ciliary feeding of tornaria larvae of Ptychodera flava (Hemichordata: Enteropneusta). Mar. Biol. 1976;34(2):317–324.

75. Spengel J.W. Die Enteropneusten des Golfes von Neapel und der angrenzenden Meeres-Abschnitte. Fauna und Flora des Golfes von Neapel, B. 18. Leipzig: Engelmann; 1893:1–756.

76. Stiasny G. Studien über die Entwicklung von Balanoglossus clavigerus D.Ch. Zool. Anz. 1913;42(2):487–500.

77. Kaul-Strehlow S., Röttinger E. Hemichordata. Evolutionary Developmental Biology of Invertebrates, vol. 6. Ed. A. Wanninger. Wien: Springer-Verlag; 2015: 60–89.

78. Burdon-Jones C. Development and biology of the larva of Saccoglossus horsti (Enteropneusta). Phil. Trans. Roy. Soc. Ser. B. 1952;236(4):553–590.

79. Lowe C.J., Tagawa K., Humphreys T. Kirschner M., Gerhart J. Hemichordate embryos: Procurement, culture, and basic methods. Methods Cell Biol. 2004;74(2):171–194.

80. Kaul-Strehlow S., Stach T. A detailed description of the development of the hemichordate Saccoglossus kowalevskii using SEM, TEM, Histology and 3D-reconstructions. Front. Zool. 2013;10(4):53.

81. Kirk H. Breeding habits and early development of Dolichoglossus otagoensis. Trans. Proc. Roy. Soc. N. Z. 1938;68(1):49–50.

82. Stebbing A.R.D. Aspects of the reproduction and life cycle of Rhabdopleura compacta (Hemichordata). Mar. Biol. 1970;5(2):205–212.

83. Dilly P.N. The larva of Rhabdopleura compacta (Hemichordata). Mar. Biol. 1973;18(1):69–86.

84. Lester S.M. Ultrastructure of adult gonads and development and structure of the larva of Rhabdopleura normani (Hemichordata: Pterobranchia). Acta. Zool. 1988;69(1):95–109.

85. Sato A., Bishop J.D.D., Holland P.W.H. Developmental biology of pterobranch hemichordates: history and perspectives. Genesis. 2008;46(4):587–591.

86. Stach T. Larval anatomy of the pterobranch Cephalodiscus gracilis supports secondarily derived sessility concordant with molecular phylogenies. Naturwissenschaften. 2013;100(10):1187–1191.

87. Strano F., Micaroni V., Beli E., Mercurio S., Scarì G., Pennati R., Piraino S. On the larva and the zooid of the pterobranch Rhabdopleura recondita Beli, Cameron and Piraino, 2018 (Hemichordata, Graptolithina). Mar. Biodiv. 2019;49(10):1657–1666.

88. Spengel J.W. Planctosphaera pelagic. Report on the Scientific Results of the ‘Michael Sars’ North Atlantic DeepSea Expedidion. 1910. 1932;5:1–27.

89. Horst C.J. Planktosphaera and Tornaria. Quart. J. Microsc. Sci. 1936;78:605–613.

90. Damas D., Stiasny G. Les larves planctoniques d’enteropneustes (Tornaria et Planctosphaera). Mém. Acad. Roy. Sci. Belgique. Ser. 2. 1941;15(1):1–70.

91. Hadfield M.G., Young R.E. Planctosphaera (Hemichordata: Enteropneusta) in the Pacific Ocean. Mar. Biol. 1983;73(1):151–153.

92. Hart M.W., Miller R.L., Madin L.R. Form and feeding mechanism of a living Planctosphaera pelagica (phylum Hemichordata). Mar. Biol. 1994;120(4):521–533.

93. Holland N.D., Clague D.A., Gordon D.P., Gebruk A., Pawson D.L., Vecchione M. ‘Lophenteropneust’ hypothesis refuted by collection and photos of new deep-sea hemichordates. Nature. 2005;434(6372):374–376.

94. Holland N.D., Osborn K.J., Gebruk A.V., Rogacheva A. Rediscovery and augmented description of the HMS ‘Challenger’ acorn worm (Hemichordata, Enteropneusta), Glandiceps abyssicola, in the equatorial Atlantic abyss. J. Mar. Biol. Assoc. U.K. 2013;93(12):2197–2205.

95. Holland N.D., Hiley A.S., Rouse G.W. A new species of deep-sea torquaratorid enteropneust (Hemichordata): a sequential hermaphrodite with exceptionally wide lips. Invertebr. Biol. 2022;141(6):e12379.

96. Osborn K.J., Kuhnz L.A., Priede I.G., Urata M., Gebruk A.V., Holland N.D. Diversification of acorn worms (Hemichordata, Enteropneusta) revealed in the deep sea. Proc. R. Soc. B. 2012;279(11):1646–1654

97. Ezhova O.V., Lukinykh A.I., Galkin S.V., Krylova E.M., Gebruk A.V. Deep-Sea acorn worms (Enteropneusta) from the Bering Sea with the description of a new genus and a new species of Torquaratoridae dominating soft-bottom communities. Deep Sea Res. II. 2022;195(1):105014.