Морские ежи или морские ежи ( / ˈ ɜːr tʃ ɪ n z / ) — обычно колючие шаровидные животные , иглокожие в классе Echinoidea. Около 950 видов обитают на морском дне, населяя все океаны и глубинные зоны от приливно-отливной зоны до 5000 метров (16 000 футов; 2700 саженей). [1] Их панцири (твердые панцири) круглые и колючие, обычно от 3 до 10 см (1 до 4 дюймов) в поперечнике. Морские ежи передвигаются медленно, ползая с помощью своих трубчатых ножек , а иногда и отталкиваясь своими шипами. Они питаются в основном водорослями , но также едят медленно движущихся или сидячих животных. Их хищники включают морских выдр , морских звезд , угрей-волков и спинорогов .
Как и все иглокожие, взрослые морские ежи имеют пятикратную симметрию, а их личинки плутеуса имеют двустороннюю (зеркальную) симметрию ; последнее указывает на то, что они принадлежат к Bilateria , наряду с хордовыми , членистоногими , кольчатыми червями и моллюсками . Морские ежи встречаются в каждом океане и в каждом климате, от тропиков до полярных регионов , и населяют морские бентосные (морское дно) местообитания, от скалистых берегов до глубин хадальной зоны . Ископаемая летопись Echinoidea датируется ордовикским периодом , около 450 миллионов лет назад. Ближайшими иглокожими родственниками морского ежа являются морские огурцы (Holothuroidea), которые, как и они, являются вторичноротыми , кладой, которая включает хордовых . ( Песочные ежи являются отдельным отрядом в классе морских ежей Echinoidea.)
Животные изучались с 19 века как модельные организмы в биологии развития , поскольку их эмбрионы было легко наблюдать. Это продолжилось исследованиями их геномов из-за их необычной пятикратной симметрии и связи с хордовыми. Такие виды, как грифельный карандашный ёж, популярны в аквариумах, где они полезны для контроля водорослей. Ископаемые ежи использовались в качестве защитных амулетов .
Морские ежи являются членами типа Echinodermata , который также включает морских звезд , морских огурцов , песчаных ежей , офиур и криноидей . Как и другие иглокожие, они имеют пятикратную симметрию (называемую пентамерией ) и двигаются с помощью сотен крошечных, прозрачных, клейких « трубчатых ножек ». Симметрия не очевидна у живого животного, но легко заметна в высушенном тесте . [2]
В частности, термин «морской еж» относится к «правильным ежам», которые симметричны и шаровидны, и включает в себя несколько различных таксономических групп с двумя подклассами: Euechinoidea («современные» морские ежи, включая нерегулярных) и Cidaroidea , или «грифельные ежи», которые имеют очень толстые, тупые шипы, с водорослями и губками, растущими на них. «Неправильные» морские ежи являются инфраклассом внутри Euechinoidea, называемым Irregularia , и включают Atelostomata и Neognathostomata . Неправильные ежи включают сплющенных плоских ежей , морских бисквитов и сердечных ежей . [3]
Вместе с морскими огурцами ( Holothuroidea ) они составляют подтип Echinozoa , который характеризуется шаровидной формой без рук или выступающих лучей. Морские огурцы и нерегулярные морские ежи вторично развили разнообразные формы. Хотя у многих морских огурцов есть разветвленные щупальца, окружающие их ротовые отверстия, они произошли от модифицированных трубчатых ножек и не гомологичны рукам морских лилий, морских звезд и офиур. [2]
Морские ежи обычно имеют размер от 3 до 10 см (от 1 до 4 дюймов), но самые крупные виды могут достигать 36 см (14 дюймов). [4] У них жесткое, обычно сферическое тело с подвижными шипами, что дало классу название Echinoidea (от греческого ἐχῖνος ekhinos «позвоночник»). [5] Название urchin — это старое слово, обозначающее ежа , на которого похожи морские ежи; их архаично называли морскими ежами . [6] [7] Название происходит от старофранцузского herichun , от латинского ericius («еж»). [8]
Как и другие иглокожие, ранние личинки морских ежей имеют двустороннюю симметрию, [9] но по мере созревания у них развивается пятикратная симметрия. Это наиболее заметно у «обычных» морских ежей, которые имеют приблизительно сферические тела с пятью частями одинакового размера, расходящимися от их центральных осей. Рот находится у основания животного, а анус — наверху; нижняя поверхность описывается как «оральная», а верхняя — как «аборальная». [a] [2]
Однако несколько морских ежей, включая песчаных ежей, имеют овальную форму с четкими передним и задним концами, что придает им некоторую степень двусторонней симметрии. У этих ежей верхняя поверхность тела слегка куполообразная, но нижняя часть плоская, а боковые стороны лишены трубчатых ножек. Эта «неправильная» форма тела развилась, чтобы позволить животным рыть норы в песке или других мягких материалах. [4]
Внутренние органы заключены в твердую оболочку или панцирь, состоящий из сплавленных пластин карбоната кальция, покрытых тонкой дермой и эпидермисом . Панцирь называют эндоскелетом, а не экзоскелетом, хотя он охватывает почти всего ежа. Это потому, что он покрыт тонким слоем мышц и кожи; морским ежам также не нужно линять, как это делают беспозвоночные с настоящим экзоскелетом, вместо этого пластины, образующие панцирь, растут по мере того, как это делает животное.
Раковина жесткая и делится на пять амбулакральных борозд, разделенных пятью более широкими интерамбулакральными областями. Каждый из этих десяти продольных столбцов состоит из двух наборов пластин (таким образом, в общей сложности 20 столбцов). Амбулакральные пластины имеют пары крошечных отверстий, через которые проходят ножки трубок. [10]
Все пластины покрыты округлыми бугорками, к которым прикреплены шипы. Шипы используются для защиты и передвижения и бывают разных форм. [11] Внутренняя поверхность панциря выстлана брюшиной . [ 4] Морские ежи преобразуют водный углекислый газ с помощью каталитического процесса с участием никеля в карбонат кальция, входящий в состав панциря. [12]
Большинство видов имеют два ряда шипов, первичных (длинных) и вторичных (коротких), распределенных по поверхности тела, с самыми короткими на полюсах и самыми длинными на экваторе. Шипы обычно полые и цилиндрические. Сокращение мышечной оболочки, покрывающей панцирь, заставляет шипы наклоняться в том или ином направлении, в то время как внутренняя оболочка из коллагеновых волокон может обратимо изменяться от мягкой до жесткой, что может фиксировать шип в одном положении. Среди шипов расположены несколько типов педицеллярий , подвижных стебельчатых структур с челюстями. [2]
Морские ежи передвигаются ходьбой, используя свои многочисленные гибкие трубчатые ноги, подобно морским звездам; у обычных морских ежей нет какого-либо любимого направления ходьбы. [13] Трубчатые ноги выступают через пары пор в панцире и приводятся в действие водно-сосудистой системой ; это работает посредством гидравлического давления , позволяя морскому ежу закачивать воду в трубчатые ноги и из них. Во время передвижения трубчатые ноги поддерживаются шипами, которые могут использоваться для проталкивания тела вперед или для подъема панциря с субстрата. Движение, как правило, связано с питанием, при этом красный морской еж ( Mesocentrotus franciscanus ) преодолевает около 7,5 см (3 дюйма) в день, когда пищи достаточно, и до 50 см (20 дюймов) в день, когда ее нет. Перевернутый морской еж может выпрямиться, постепенно прикрепляя и отсоединяя свои трубчатые ноги и манипулируя своими шипами, чтобы перевернуть свое тело вертикально. [2] Некоторые виды зарываются в мягкий осадок, используя свои шипы, а Paracentrotus lividus использует свои челюсти, чтобы рыть норы в мягких породах. [14]
Рот находится в центре ротовой поверхности у обычных морских ежей или ближе к одному концу у нерегулярных морских ежей. Он окружен губами из более мягкой ткани с многочисленными небольшими, вставленными костными частями. Эта область, называемая перистомом, также включает пять пар модифицированных трубчатых ножек и, у многих видов, пять пар жабр. [4] Челюстной аппарат состоит из пяти прочных стреловидных пластин, известных как пирамиды, вентральная поверхность каждой из которых имеет зубную полосу с твердым зубом, направленным к центру рта. Специализированные мышцы контролируют выдвижение аппарата и действие зубов, и животное может хватать, царапать, тянуть и рвать. [2] Было обнаружено, что структура рта и зубов настолько эффективна для хватания и измельчения, что аналогичные структуры были протестированы для использования в реальных приложениях. [16]
На верхней поверхности раковины на аборальном полюсе находится мембрана, перипрокт , которая окружает анус . Перипрокт содержит различное количество жестких пластин, пять из которых, генитальные пластины, содержат гонопоры, а одна модифицирована для содержания мадрепорита , который используется для балансировки водно-сосудистой системы. [2]
Рот большинства морских ежей состоит из пяти зубов или пластин из карбоната кальция с мясистой, похожей на язык структурой внутри. Весь жевательный орган известен как фонарь Аристотеля из описания Аристотеля в его Истории животных (перевод Д'Арси Томпсона ):
... у морского ежа внизу находится то, что мы в основном называем головой и ртом, а наверху — место для выхода остатков. У морского ежа также есть пять полых зубов внутри, а в середине этих зубов — мясистое вещество, служащее языком . Далее следует пищевод , а затем желудок , разделенный на пять частей и заполненный выделениями, все пять частей соединяются в анальном отверстии, где раковина перфорирована для выхода... В действительности ротовой аппарат морского ежа непрерывен от одного конца до другого, но внешне это не так, а выглядит как роговой фонарь с выступающими наружу панелями рога.
Однако недавно было доказано, что это неправильный перевод. Фонарь Аристотеля на самом деле относится ко всей форме морских ежей, которые выглядят как древние лампы времен Аристотеля. [17] [18]
Сердцевидные ежи необычны тем, что у них нет фонаря. Вместо этого рот окружен ресничками , которые тянут нити слизи, содержащей частицы пищи, к ряду канавок вокруг рта. [4]
Фонарь, если он присутствует, окружает как ротовую полость, так и глотку . В верхней части фонаря глотка открывается в пищевод, который спускается вниз по внешней стороне фонаря, чтобы соединиться с тонкой кишкой и одной слепой кишкой . Тонкая кишка проходит по полному кругу вокруг внутренней части раковины, прежде чем присоединиться к толстой кишке, которая завершает еще один круг в противоположном направлении. От толстой кишки прямая кишка поднимается к анусу. Несмотря на названия, тонкая и толстая кишки морских ежей никоим образом не гомологичны одноименным структурам у позвоночных. [4]
Пищеварение происходит в кишечнике, при этом слепая кишка производит дополнительные пищеварительные ферменты . Дополнительная трубка, называемая сифоном, проходит вдоль большей части кишечника, открываясь в него с обоих концов. Она может участвовать в резорбции воды из пищи. [4]
Водная сосудистая система идет вниз от мадрепорита через тонкий каменистый канал к кольцевому каналу, который окружает пищевод. Радиальные каналы идут отсюда через каждую амбулакральную область и заканчиваются небольшим щупальцем, которое проходит через амбулакральную пластину около аборального полюса. Боковые каналы идут от этих радиальных каналов, заканчиваясь ампулами. Отсюда две трубки проходят через пару пор на пластине и заканчиваются в трубчатых ножках. [2]
Морские ежи обладают гемальной системой со сложной сетью сосудов в брыжейках вокруг кишечника, но мало что известно о функционировании этой системы. [2] Однако основная циркуляторная жидкость заполняет общую полость тела, или целом . Эта целомическая жидкость содержит фагоцитарные целомоциты, которые перемещаются по сосудистой и гемальной системам и участвуют во внутреннем транспорте и газообмене. Целомоциты являются неотъемлемой частью свертывания крови , но также собирают отходы и активно удаляют их из организма через жабры и трубчатые ножки. [4]
Большинство морских ежей обладают пятью парами внешних жабр, прикрепленных к перистомиальной мембране вокруг рта. Эти тонкостенные выступы полости тела являются основными органами дыхания у тех ежей, которые ими обладают. Жидкость может перекачиваться через внутреннюю часть жабр мышцами, связанными с фонарем, но это не обеспечивает непрерывного потока и происходит только тогда, когда у животного мало кислорода. Трубчатые ножки также могут действовать как органы дыхания и являются основными местами газообмена у ежей-сердцеедов и плоских морских ежей, у которых нет жабр. Внутренняя часть каждой трубчатой ножки разделена перегородкой, которая уменьшает диффузию между входящим и исходящим потоками жидкости. [2]
Нервная система морских ежей имеет относительно простую структуру. При отсутствии настоящего мозга нервный центр представляет собой большое нервное кольцо, окружающее рот прямо внутри фонаря. От нервного кольца отходят пять нервов под радиальными каналами водно-сосудистой системы и разветвляются на многочисленные более тонкие нервы, иннервирующие трубчатые ножки, шипы и педицеллярии . [4]
Морские ежи чувствительны к прикосновению, свету и химическим веществам. В эпителии, особенно в шипах, педицелляриях и трубчатых ножках, а также вокруг рта, имеется множество чувствительных клеток. [2] Хотя у них нет глаз или глазных пятен (за исключением диадематид , которые могут отслеживать угрозу своими шипами), все тело большинства обычных морских ежей может функционировать как сложный глаз. [19] В целом, морские ежи отрицательно относятся к свету и стремятся спрятаться в расщелинах или под предметами. У большинства видов, за исключением карандашных ежей , статоцисты находятся в шаровидных органах, называемых сферидиями. Это стебельчатые структуры, расположенные в амбулакральных областях; их функция заключается в помощи в гравитационной ориентации. [4]
Морские ежи раздельнополы , имеют отдельные мужские и женские полы, хотя никаких отличительных признаков снаружи не видно. В дополнение к своей роли в размножении, гонады также являются органами хранения питательных веществ и состоят из двух основных типов клеток: зародышевых клеток и соматических клеток, называемых питательными фагоцитами. [20] У обычных морских ежей пять гонад, лежащих под интерамбулакральными областями панциря, в то время как у нерегулярных форм в основном четыре, причем самая задняя гонада отсутствует; у сердечных ежей их три или две. Каждая гонада имеет один проток, поднимающийся от верхнего полюса, чтобы открыться в гонопоре, лежащей в одной из генитальных пластинок, окружающих анус. У некоторых роющих плоских ежей есть удлиненный сосочек, который позволяет высвобождать гаметы над поверхностью осадка. [2] Гонады выстланы мышцами под брюшиной, и это позволяет животному выдавливать свои гаметы через проток в окружающую морскую воду, где происходит оплодотворение . [4]
На ранних стадиях развития эмбрион морского ежа проходит 10 циклов деления клеток , [21] в результате чего образуется один эпителиальный слой, покрывающий бластоцель . Затем эмбрион начинает гаструляцию , многокомпонентный процесс, который кардинально меняет его структуру путем инвагинации , чтобы сформировать три зародышевых слоя , включая эпителиально-мезенхимальный переход ; первичные клетки мезенхимы перемещаются в бластоцель [22] и становятся мезодермой . [23] Было высказано предположение, что эпителиальная полярность вместе с планарной клеточной полярностью может быть достаточной для управления гаструляцией у морских ежей. [24]
Необычной особенностью развития морского ежа является замена билатеральной симметрии личинки на широко распространенную пятикратную симметрию взрослой особи. Во время дробления специфицируются мезодерма и мелкие микромеры. В конце гаструляции клетки этих двух типов образуют целомические карманы. На личиночных стадиях взрослый зачаток растет из левого целомического кармана; после метаморфоза этот зачаток растет, чтобы стать взрослой особью. Животно-вегетативная ось устанавливается до оплодотворения яйца. Орально-аборальная ось специфицируется на ранней стадии дробления, а лево-правая ось появляется на поздней стадии гаструлы. [25]
В большинстве случаев яйца самки свободно плавают в море, но некоторые виды удерживают их своими шипами, что обеспечивает им большую степень защиты. Неоплодотворенное яйцо встречается со свободно плавающей спермой, выпущенной самцами, и развивается в свободно плавающий эмбрион бластулы всего за 12 часов. Первоначально простой шар из клеток, бластула вскоре трансформируется в конусообразную личинку эхиноплутеуса . У большинства видов эта личинка имеет 12 удлиненных рук, выстланных полосками ресничек, которые захватывают частицы пищи и транспортируют их ко рту. У некоторых видов бластула содержит запасы питательного желтка и лишена рук, так как ей не нужно питаться. [4]
Личинке требуется несколько месяцев для завершения своего развития, переход во взрослую форму начинается с формирования тестовых пластинок в ювенильном зачатке, который развивается на левой стороне личинки, его ось перпендикулярна оси личинки. Вскоре личинка опускается на дно и всего за один час превращается в ювенильного морского ежа. [2] У некоторых видов взрослые особи достигают максимального размера примерно за пять лет. [4] Пурпурный морской еж становится половозрелым через два года и может прожить двадцать лет. [26]
Первоначально считалось, что красные морские ежи живут от 7 до 10 лет, но недавние исследования показали, что они могут жить более 100 лет. Канадские красные ежи, как было установлено, живут около 200 лет. [27] [28]
Морские ежи питаются в основном водорослями , поэтому они в первую очередь травоядные , но могут питаться морскими огурцами и широким спектром беспозвоночных, таких как мидии , полихеты , губки , офиуры и криноидеи, что делает их всеядными, потребителями на разных трофических уровнях . [29]
Массовая гибель морских ежей была впервые зарегистрирована в 1970-х годах, но болезни морских ежей были мало изучены до появления аквакультуры. В 1981 году бактериальная «пятнистая болезнь» вызвала почти полную гибель молодых особей Pseudocentrotus depressus и Hemicentrotus pulcherrimus , которые выращивались в Японии; болезнь повторялась в последующие годы. Она была разделена на прохладноводную «весеннюю» форму и жарководную «летнюю» форму. [30] Другое состояние, болезнь лысых морских ежей , вызывает потерю шипов и поражения кожи и, как полагают, имеет бактериальное происхождение. [31]
Взрослые морские ежи обычно хорошо защищены от большинства хищников своими крепкими и острыми шипами, которые у некоторых видов могут быть ядовитыми. [32] Маленькая морская ежовая прилипалка живет среди шипов морских ежей, таких как Diadema ; молодь питается педицелляриями и сферидиями, взрослые самцы выбирают трубчатые ножки, а взрослые самки уплывают, чтобы питаться икрой креветок и моллюсками. [33]
Морские ежи являются одним из любимых продуктов питания многих омаров , крабов , спинорогов , калифорнийских овцеголовов , морских выдр и угрей-волков (которые специализируются на морских ежах). Все эти животные обладают особыми приспособлениями (зубы, клешни, когти) и силой, которые позволяют им преодолевать превосходные защитные свойства морских ежей. Оставшись без присмотра хищников, морские ежи опустошают свою среду обитания, создавая то, что биологи называют бесплодной ежовой территорией , лишенной макроводорослей и связанной с ними фауны . [34] Морские ежи пасутся на нижних стеблях водорослей, заставляя водоросли дрейфовать и погибать. Потеря среды обитания и питательных веществ, обеспечиваемых лесами водорослей , приводит к глубоким каскадным эффектам на морскую экосистему. Морские выдры вернулись в Британскую Колумбию , что значительно улучшило здоровье прибрежной экосистемы. [35]
Шипы , длинные и острые у некоторых видов, защищают ежа от хищников . Некоторые тропические морские ежи, такие как Diadematidae , Echinothuriidae и Toxopneustidae , имеют ядовитые шипы . Другие существа также используют эту защиту; крабы, креветки и другие организмы укрываются среди шипов и часто перенимают окраску своего хозяина. Некоторые крабы семейства Dorippidae несут в своих клешнях морских ежей, морских звезд, острые ракушки или другие защитные предметы. [36]
Педицеллярии [37] являются хорошим средством защиты от эктопаразитов, но не панацеей, поскольку некоторые из них на самом деле питаются ими. [38] Гемальная система защищает от эндопаразитов. [39]
Морские ежи обосновались в большинстве мест обитания на морском дне от приливно-отливной зоны вниз, в чрезвычайно широком диапазоне глубин. [40] Некоторые виды, такие как Cidaris abyssicola , могут жить на глубине нескольких километров. Многие роды встречаются только в абиссальной зоне , включая многих цидароидов , большинство родов семейства Echinothuriidae и «кактусовых ежей» Dermechinus . Одним из самых глубоководных семейств является Pourtalesiidae , [41] странные бутылкообразные нерегулярные морские ежи, которые живут только в хадальной зоне и были собраны на глубине до 6850 метров под поверхностью в Зондской впадине . [42] Тем не менее, это делает морских ежей классом иглокожих, живущих на наименьшей глубине, по сравнению с офиурами , морскими звездами и криноидеями , которые остаются в изобилии ниже 8000 м (26 250 футов), и морскими огурцами , которые были зарегистрированы на глубине от 10 687 м (35 100 футов). [42]
Плотность популяции варьируется в зависимости от среды обитания, с более плотной популяцией в бесплодных районах по сравнению с зарослями водорослей . [43] [44] Даже в этих бесплодных районах самая большая плотность обнаружена на мелководье. Популяции обычно находятся в более глубоких водах, если присутствует волновое воздействие. [44] Плотность уменьшается зимой, когда штормы заставляют их искать защиту в трещинах и вокруг более крупных подводных структур. [44] Морской еж ( Colobocentrotus atratus ), который живет на открытых береговых линиях, особенно устойчив к волновому воздействию. Это один из немногих морских ежей, который может выживать в течение многих часов вне воды. [45]
Морские ежи обитают во всех климатических зонах, от теплых морей до полярных океанов. [40] Было обнаружено, что личинки полярного морского ежа Sterechinus neumayeri используют энергию в метаболических процессах в двадцать пять раз эффективнее, чем большинство других организмов. [46] Несмотря на их присутствие почти во всех морских экосистемах, большинство видов обитают на умеренных и тропических побережьях, между поверхностью и несколькими десятками метров в глубину, близко к фотосинтетическим источникам пищи. [40]
Самые ранние ископаемые иглобрюхие датируются средним ордовикским периодом ( около 465 млн лет назад ). [47] [48] [49] Существует богатая летопись окаменелостей, их твердые панцири, состоящие из кальцитовых пластин, сохранились в породах каждого периода с тех пор. [50] Шипы присутствуют в некоторых хорошо сохранившихся образцах, но обычно остается только панцирь. Изолированные шипы обычны в виде окаменелостей. Некоторые юрские и меловые Cidaroida имели очень тяжелые, булавовидные шипы. [51]
Большинство ископаемых морских ежей палеозойской эры являются неполными, состоящими из отдельных шипов и небольших скоплений разбросанных пластинок от раздавленных особей, в основном в девонских и каменноугольных породах. Мелководные известняки ордовикского и силурийского периодов Эстонии славятся морскими ежей. [52] Морские ежей палеозойской эры, вероятно, обитали в относительно спокойных водах. Из-за своих тонких панцирей они, безусловно, не выжили бы в прибрежных водах, подвергающихся воздействию волн, где обитают многие современные морские ежеи. [52] Морские ежей почти вымерли в конце палеозойской эры, и с пермского периода известно всего шесть видов. Только две линии пережили массовое вымирание этого периода и дожили до триаса : род Miocidaris, который дал начало современным цидароидам (карандашным морским ежам), и предок, который дал начало эуехиноидам . К верхнему триасу их численность снова возросла. Цидароиды очень мало изменились со времен позднего триаса и являются единственной сохранившейся группой палеозойских морских ежей. [52]
Эухиноиды разделились на новые линии в юрском и меловом периодах, и из них в начале юрского периода появились первые нерегулярные морские ежи ( Atelostomata ). [53]
Некоторые морские ежи, такие как Micraster в меле мелового периода, служат зональными или индексными окаменелостями. Поскольку они многочисленны и быстро эволюционировали, они позволяют геологам датировать окружающие породы. [54]
В палеогеновый и неогеновый периоды ( около 66–2,6 млн лет назад) появились песчаные морские ежи (Clypeasteroida). Их отличительные, уплощенные панцири и крошечные шипы были приспособлены к жизни на или под рыхлым песком в мелководье, и они в изобилии встречаются в виде окаменелостей в известняках и песчаниках южной Европы. [52]
Морские ежи являются вторичноротыми животными, как и хордовые . Анализ 2014 года 219 генов из всех классов иглокожих дает следующее филогенетическое дерево . [55] Приблизительные даты ветвления основных клад показаны в миллионах лет назад (млн лет назад).
Филогения морских ежей выглядит следующим образом: [56] [57]
Филогенетическое исследование 2022 года представляет другую топологию филогенетического дерева Euechinoidea . Irregularia являются сестринской группой Echinacea (включая Salenioida ), образующей общую кладу Carinacea , базальные группы Aspidodiadematoida , Diadematoida , Echinothurioida , Micropygoida и Pedinoida входят в общую базальную кладу Aulodonta. [58]
Травмы морского ежа — это колотые раны, нанесенные хрупкими, непрочными шипами животного. [59] Это распространенный источник травм для пловцов в океане, особенно вдоль прибрежных поверхностей, где присутствуют кораллы с неподвижными морскими ежами. Их укусы различаются по степени тяжести в зависимости от вида. Их шипы могут быть ядовитыми или вызывать инфекцию. Также могут возникнуть гранулемы и окрашивание кожи от естественного красителя внутри морского ежа. Проблемы с дыханием могут указывать на серьезную реакцию на токсины в морском еже. [60] Они наносят болезненную рану, когда проникают в кожу человека, но сами по себе не опасны, если их полностью и быстро удалить; если оставить в коже, могут возникнуть дальнейшие проблемы. [61]
Морские ежи являются традиционными модельными организмами в биологии развития . Это использование возникло в 1800-х годах, когда их эмбриональное развитие стало легко наблюдать под микроскопом. Прозрачность яиц морского ежа позволила использовать их для наблюдения за тем, как сперматозоиды на самом деле оплодотворяют яйцеклетки . [62] Их продолжают использовать для эмбриональных исследований, поскольку пренатальное развитие продолжает искать тестирование на смертельные заболевания. Морских ежей используют в исследованиях долголетия для сравнения молодых и старых особей вида, в частности, для их способности регенерировать ткани по мере необходимости. [63] Ученые из Университета Сент-Эндрюс обнаружили генетическую последовательность, область «2A», у морских ежей, которая ранее считалась принадлежащей только вирусам, таким как вирус ящура . [64] Совсем недавно Эрик Х. Дэвидсон и Рой Джон Бриттен выступили за использование ежей в качестве модельного организма из-за их легкой доступности, высокой плодовитости и долгой продолжительности жизни. Помимо эмбриологии , морские ежи предоставляют возможность исследовать цис-регуляторные элементы . [65] Океанография проявляет интерес к мониторингу здоровья морских ежей и их популяций как к способу оценки общего закисления океана , [66] температуры и экологических последствий.
Эволюционное положение организма и уникальная эмбриология с пятикратной симметрией были основными аргументами в предложении о необходимости секвенирования его генома . Важно отметить, что ежи выступают в качестве ближайших живых родственников хордовых и, таким образом, представляют интерес для света, который они могут пролить на эволюцию позвоночных . [67] Геном Strongylocentrotus purpuratus был завершен в 2006 году и установил гомологию между генами, связанными с иммунной системой морского ежа и позвоночных . Морские ежи кодируют по меньшей мере 222 гена Toll-подобных рецепторов и более 200 генов, связанных с семейством Nod-подобных рецепторов, обнаруженных у позвоночных. [68] Это повышает его полезность как ценного модельного организма для изучения эволюции врожденного иммунитета . Секвенирование также показало, что, хотя некоторые гены, как считалось, ограничиваются позвоночными, были также инновации, которые ранее никогда не наблюдались за пределами классификации хордовых, такие как факторы иммунной транскрипции PU.1 и SPIB . [67]
Гонады как мужских, так и женских особей морских ежей, иногда эвфемизированные как «икра» или «кораллы» морского ежа, [ 69] являются кулинарными деликатесами во многих частях мира, особенно в Японии. [70] [71] [72] В Японии морской еж известен как уни (うに) , а его гонады (единственные мясистые съедобные части животного) могут продаваться по цене до 40 000 иен (360 долларов США) за килограмм; [73] их подают сырыми в виде сашими или в суши , с соевым соусом и васаби . Япония импортирует большие объемы из Соединенных Штатов, Южной Кореи и других производителей. Япония потребляет 50 000 тонн в год, что составляет более 80% мирового производства. [74] Спрос Японии на морских ежей вызвал обеспокоенность по поводу чрезмерного вылова рыбы. [75]
Морских ежей обычно едят фаршированными рисом в традиционном блюде око-око среди народа сама-баджау на Филиппинах . [76] Когда-то их добывали прибрежные малайские общины Сингапура , которые называли их джани . [77] В Новой Зеландии Evechinus chloroticus , известный как кина на языке маори , является деликатесом, традиционно употребляемым в пищу в сыром виде. Хотя новозеландские рыбаки хотели бы экспортировать их в Японию, их качество слишком разное. [78]
В средиземноморской кухне Paracentrotus lividus часто едят сырым или с лимоном [79] и называют риччи в итальянских меню, где его иногда используют в соусах для пасты. Он также может быть использован в омлетах , яичнице-болтунье , рыбном супе [80] , майонезе , соусе бешамель для тарталеток [81] , булье для суфле [82] или голландском соусе для приготовления рыбного соуса [83] .
На тихоокеанском побережье Северной Америки Strongylocentrotus franciscanus был восхвален Юэллом Гиббонсом ; Strongylocentrotus purpuratus также употребляется в пищу. [70] Известно , что коренные американцы в Калифорнии также едят морских ежей. [84] Побережье Южной Калифорнии известно как источник высококачественного уни , где дайверы собирают морских ежей с зарослей водорослей на глубине до 24 м/80 футов. [85] По состоянию на 2013 год штат ограничивал эту практику 300 лицензиями на дайверов за морскими ежами. [85] Хотя съедобный Strongylocentrotus droebachiensis встречается в Северной Атлантике, его нечасто употребляют в пищу. Однако морские ежи (называемые уутук на алутиикском языке ) обычно употребляются в пищу коренным населением Аляски вокруг острова Кадьяк . Его обычно экспортируют, в основном в Японию . [86] В Вест-Индии едят грифельных ежей . [70]
В чилийской кухне его подают сырым с лимоном, луком и оливковым маслом.
Некоторые виды морских ежей, такие как грифельный ёж ( Eucidaris tribuloides ), обычно продаются в магазинах аквариумов. Некоторые виды эффективны в борьбе с нитчатыми водорослями и являются хорошим дополнением к беспозвоночному аквариуму. [88]
Народная традиция в Дании и южной Англии представляла окаменелости морских ежей как громовые стрелы, способные отвратить вред от молнии или колдовства, как апотропеический символ . [89] Другая версия предполагала, что это были окаменевшие яйца змей, способные защитить от болезней сердца и печени, ядов и травм в бою, и соответственно их носили как амулеты . Они были, согласно легенде, созданы магией из пены, которую делали змеи в середине лета. [90]