海胆（Echinoidea）砂币海胆属（Scaphechinus mirabilis）亚氏提灯（Aristotle’s lantern）微形态学：基于扫描电子显微镜与三维X射线显微镜的洞察

《Animals》：Micromorphology of the Aristotle’s Lantern in the Sand Dollar, Scaphechinus mirabilis (Echinoidea: Echinolampadacea): Insights from Scanning Electron Microscopy and Three-Dimensional X-Ray Microscopy

　　

研究人员利用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）与X射线显微镜（XRM）检视了砂币海胆（Scaphechinus mirabilis）摄食装置亚氏提灯（Aristotle’s lantern）的形态与微形态。S. mirabilis腹面具延伸至口部的食物沟（food groove）；亚氏提灯为经顶系（apophysis）附着于壳板（test）的星形钙质骨骼结构，由锥体（pyramid）、关节（joint）与齿（tooth）构成。单锥体含两个半锥体（demi-pyramid）、上突（epiphysis）及隆起（bump）；锥体间关节由锥间韧带（interpyramidal ligament）与滑轮骨（rotula）组成。齿呈细长梯形，单端尖细（3.98×0.97×0.38 mm），分包埋部与突出部；包埋部连齿韧带（dental ligament）与齿 promoter 肌（dental promoter muscle），突出部再分被围齿膜（peridental membrane）覆盖的基部突出段与超出齿槽（tooth slide）的顶端突出段。齿具15–20层钙质片层结构，远端磨耗，表明其形态特化于提灯内部对沉积物与食物颗粒的破碎。

研究背景与立项依据

海胆纲（Echinoidea）依形态分规则亚纲（Regularia）与不规则亚纲（Irregularia）；后者如砂币海胆科（Echinolampadacea）栖息沙泥底质，营沉积食性，其亚氏提灯（Aristotle’s lantern，五辐对称肌肉骨骼摄食器）形态与规则海胆差异显著。既往亚氏提灯研究多聚焦规则海胆，对不规则海胆尤其是Scaphechinus mirabilis的微观解剖描述有限。为填补该物种形态学空白并建立与同目其他类群比较框架，研究人员在《Animals》发表本研究，综合光学显微镜、SEM与XRM刻画其提灯宏微结构。

主要技术方法（≤250字）

研究人员于2024年5–12月在韩国东北部近海（38°24′–38°25′ N，128°28′–128°29′ E）2–15 m水深耙网采集50只成年S. mirabilis（壳长≥30 mm）。以过氧化氢脱有机质制备磨片与SEM样本；石蜡切片（5 μm）行H-E、Masson三色、AB-PAS染色作光镜组织学；FE-SEM观察表面超微结构；单标本Epon 812包埋后以Xradia 620 Versa XRM（60 kV，体素5 μm，3001帧）三维重构；i-Solution图像分析系统定量测量口、肛、锥体、齿及孔结构轴长。

研究结果

3.1 外部形态：壳体扁盘状，腹平背穹，具五瓣花（petaloid）与分支状食物沟汇至中央口（直径2.92 mm）；围口膜（peristomal membrane）分角质层与结缔组织层；肛侧位。

3.2 解剖结构：去背壳后见生殖腺、盲囊（diverticular pouch）及提灯；消化道含咽、食道、胃、虹吸管（siphon）、肠、直肠与Gregory盲囊。

3.3 亚氏提灯：经5顶系附壳，星形（长9.96 mm），五锥体借关节连。

3.3.1 锥体：蝶形，两半锥体三角形，具5–7独立卵圆形孔（ostium），背侧孔轴长0.40 mm、腹侧0.65 mm。

3.3.2 关节：含锥间韧带（背侧0.09 mm、腹侧0.64 mm，胶原+成纤维细胞）与匙形多孔滑轮骨（高1.37 mm，柄圆柱状、基六边形，XRM示背向截面渐增），借结缔组织连上突。

3.3.3 上突：立方状（长0.91 mm），多孔（表面孔φ0.01 mm），XRM信号高于半锥体，提示致密stereom。

3.3.4 齿：沿锥体齿槽平行体轴排列，分包埋部（约15%）与突出部（约85%）；齿槽V形（长2.14 mm、宽0.40 mm）；孤立齿3.35×0.98×0.38 mm，顶端背圆腹尖，横断15–20同心片层（单层约0.76 μm），顶端磨耗；XRM见自突出部向包埋部增大的萼状羽状体（plumula）；齿周平滑肌环纵层，齿韧带直行包埋部、V形贴突出部。

3.3.5 隆起：腹侧半锥体交界下，半圆柱扇基（高约0.5 mm），XRM均质； Symphysis（合缝）含软骨细胞+胶原基质，Masson染红蓝分明。

讨论浓缩

不规则海胆短背刺与食物沟协运颗粒，S. mirabilis同clypeasteroids；围口膜组构异于规则海胆，适配扁平不可突出提灯。该提灯缺compass（罗盘骨）与围咽带-提灯关节（perignathic girdle–lantern joint），仅留铰链型rotular关节；齿平行体轴适碎屑非刮食；上突高密stereom应对应力；bump经symphysis强化锥体缝合。齿磨损与plumula指示基部持续成齿。

结论翻译

本研究以光镜、SEM与XRM检视S. mirabilis外部形态及亚氏提灯微形态。提灯由锥体、齿、上突、滑轮骨、韧带与肌构成，无compass与围咽带-提灯关节；锥体间以结缔组织连，齿沿锥体齿沟平行体轴排布；XRM揭示各部件三维关系。结果为砂币海胆提灯结构组织提供详述，增进对不规则海胆摄食器微形态认知。