スポンジ

   中胚葉

   ピナコサイト

   襟細胞

   ロフォサイト

   孔細胞

   卵母細胞

   始原細胞

   硬化細胞

   骨片

   水流

海綿動物の主な細胞型^{[ 31 ]}

海綿動物の体は中空で、主にコラーゲンからなるゼリー状の物質である中膠によって形が保たれており、同じくコラーゲンからなる繊維の密なネットワークによって強化されている。18種類の異なる細胞型が確認されている。^{[ 32 ]}内面は襟細胞で覆われており、襟細胞は1つの鞭毛を囲む円筒形または円錐形の襟を持つ細胞である。鞭状の鞭毛の波状運動によって、海綿動物の体内に水が送り込まれる。すべての海綿動物には、中膠を通って内部に通じる通路であるオスティアがあり、ほとんどの海綿動物では、これらは閉じることができる入口弁を形成する管状の孔細胞によって制御されている。ピナコサイトは板状の細胞で、襟細胞で覆われていない中膠の他のすべての部分の上に単層の外皮を形成し、ピナコサイトは開口部に入るには大きすぎる食物粒子を消化します^{[ 25 ] [ 27 ]。}一方、動物の基部にあるものは動物を固定する役割を担っています^{[ 27 ] 。}

他の種類の細胞は中膠内で生活し、移動する。^{[ 25 ] [ 27 ]}

• ロフォサイトはアメーバのような細胞で、中膠層をゆっくりと移動しながらコラーゲン線維を分泌する。
• コレンシテスは、コラーゲンを産生する別の種類の細胞である。
• 横紋筋細胞は、中膠層の一部を構成する多糖類を分泌する。
• 卵母細胞と精母細胞は生殖細胞である。
• 骨細胞は、多くの海綿動物の骨格を形成する石灰化した骨片（「小さな棘」）を分泌し、一部の種では捕食者に対する防御の役割も果たします。
• 海綿動物は、硬化細胞に加えて、あるいは硬化細胞の代わりに、コラーゲンの一種を分泌する海綿細胞を持っている。この海綿細胞は重合してスポンジンと呼ばれる厚い繊維状物質となり、中膠層を硬化させる。
• 筋細胞（「筋肉細胞」）は信号を伝達し、動物の体の一部を収縮させる。
• 「灰白質」は、スポンジにおける免疫系に相当する働きをする。
• 古細胞（またはアメーバ細胞）は、アメーバに似た細胞で、全能性、つまりあらゆる種類の細胞に分化する能力を持っています。また、摂食や、開口部を塞ぐ老廃物の除去においても重要な役割を果たしています。

多くの幼生海綿動物は、クリプトクロムに基づく神経細胞のない眼を持っている。これらは光走性行動を媒介する。^{[ 33 ]}

ガラス海綿は、この基本構造に独特のバリエーションを示しています。シリカでできた骨片が足場のようなフレームワークを形成し、その骨片の間には、ほとんどの細胞型を含む生きた組織がクモの巣のように吊り下げられています。^{[ 25 ]}この組織は合胞体であり、ある面では単一の外膜を共有する多数の細胞のように振る舞い、また別の面では複数の核を持つ単一の細胞のように振る舞います。

アスコノイド

サイコノイド

白血球様

   ピナコサイト

   襟細胞

   中胚葉

   水流

海綿動物の体構造^{[ 35 ]}

ほとんどの海綿動物は煙突のように機能します。底部から水を取り込み、上部の出水孔から水を排出します。周囲の流れは上部の方が速いため、ベルヌーイの原理によって生じる吸引効果で、ある程度の作業が無料で行われます。海綿動物は、出水孔と出水孔（吸水孔）を完全にまたは部分的に閉じたり、鞭毛の拍動を変化させたりするさまざまな組み合わせによって水の流れを制御することができ、水中に砂や泥が多い場合は水の流れを止めることもあります。^{[ 25 ]}

ピナコサイトとチョアノサイトの層は、より複雑な動物の上皮に似ているものの、細胞間結合や基底膜（下にある薄い線維状のシート）によってしっかりと結合されているわけではない。これらの層の柔軟性と、ロフォサイトによる中膠層の再構築により、動物は生涯を通じて形状を調整し、局所的な水流を最大限に活用することができる。^{[ 25 ]： 83}

海綿動物の最も単純な体構造は「アスコノイド」と呼ばれる管状または花瓶状の形をしているが、これは動物の大きさを著しく制限する。体構造は、単層の襟細胞に囲まれた茎状の海綿腔を特徴とする。単純に拡大すると、表面積は長さまたは幅の2乗に比例して増加するのに対し、体積は3乗に比例して増加するため、体積と表面積の比率が増加する。食物と酸素を必要とする組織の量は体積によって決まるが、食物と酸素を供給するポンプ能力は襟細胞によって覆われた面積に依存する。アスコノイド海綿動物の直径は1 mm (0.039インチ)を超えることはめったにない。 ^{[ 25 ]}  

一部の海綿動物は、体壁がひだ状になった「シコノイド」構造を採用することで、この制約を克服している。ひだの内側のポケットは襟細胞で覆われており、これらの襟細胞は小孔によってひだの外側のポケットとつながっている。襟細胞の数が増え、それによってポンプ能力が向上することで、シコノイド海綿は直径数センチメートルまで成長することができる。

「リューコノイド」パターンは、内部を中膠でほぼ完全に満たすことでポンプ能力をさらに高めます。中膠には襟細胞で裏打ちされた部屋のネットワークがあり、チューブによって互いに、また水の取水口と排水口に接続されています。リューコニド海綿は直径1メートル（3.3フィート）以上に成長し、どの方向にも成長することで襟細胞部屋の数が増えるため、より幅広い形態をとることができます。たとえば、付着する表面の形状に沿う「被覆型」海綿などがあります。すべての淡水海綿とほとんどの浅海海綿はリューコニド体を持っています。ガラス海綿の水路のネットワークはリューコニド構造に似ています。^{[ 25 ]}  

3 種類の構造すべてにおいて、襟細胞で覆われた領域の断面積は、取水路と排出路の断面積よりもはるかに大きい。これにより、襟細胞付近での流れが遅くなり、食物粒子を捕捉しやすくなる。^{[ 25 ]}例えば、高さ約10 センチメートル (3.9インチ) 、直径1 センチメートル (0.39インチ)の小型のロイコノイド海綿であるLeuconiaでは、80,000 を超える取水管のそれぞれに毎分6 cm の速度で水が流入する。しかし、Leuconia には200 万を超える鞭毛室があり、それらの合計直径は取水管の直径よりもはるかに大きいため、室を通る水の流れは毎時 3.6 cm に遅くなり、襟細胞が食物を捕捉しやすくなる。すべての水は、毎秒約 8.5 cmの速度で単一の出水孔から排出され、老廃物をある程度遠くまで運ぶのに十分な速さである。^{[ 36 ]}      

動物学では、骨格とは、関節の有無や生体鉱化の有無に関わらず、動物の比較的硬い構造物を指します。中膠は、ほとんどの海綿動物で内骨格として機能し、岩などの硬い表面を覆う軟質海綿動物では唯一の骨格です。より一般的には、中膠は鉱物骨片、スポンジン繊維、またはその両方によって強化されています。骨片は、ほとんどの種に存在しますが、すべての種に存在するわけではありません^{[ 37 ]} 。骨片はシリカまたは炭酸カルシウムでできており、単純な棒状から最大6本の放射を持つ3次元の「星」まで、形状が異なります。骨片は硬化細胞によって生成され^{[ 25 ]}、分離している場合もあれば、関節で接続されている場合や融合している場合もあります^{[ 24 ]。}

海綿動物の中には、有機成分の外側に完全に存在する外骨格を分泌するものもいる。例えば、硬海綿（「硬い海綿」）は、巨大な炭酸カルシウムの外骨格を持ち、その上に有機物が薄い層を形成し、鉱物のくぼみの中に襟細胞室がある。これらの外骨格は、動物の皮膚を形成する外皮細胞によって分泌される。 ^{[ 25 ]}

成体の海綿動物は基本的に固着性動物ですが、一部の海洋種と淡水種は、外皮細胞やその他の細胞のアメーバのような動きの結果として、1日に1～4 mm (0.039～0.157インチ)の速度で海底を移動することができます。ごく少数の種は全身を収縮させることができ、多くの種は出水孔と出水口を閉じることができます。幼体は自由に漂流または泳ぎますが、成体は静止しています。^{[ 25 ]}  

海綿動物には、明確な循環系、呼吸系、消化系、排泄系はありません。代わりに、水流系がこれらの機能をすべて担っています。海綿動物は、流れる水から食物粒子を濾過します 。50マイクロメートルより大きい粒子は開口部に入ることができず、外皮細胞が食作用（飲み込みと細胞内消化）によってそれらを消費します。0.5μmから 50μmの粒子は 、外側から内側に向​​かって細くなる開口部に捕捉されます。これらの粒子は、外皮細胞または開口部の壁から部分的に体を押し出す古細胞によって消費されます。0.5マイクロメートル未満の細菌サイズの粒子は開口部を通過し、襟細胞 によって捕らえられて消費されます。^{[ 25 ]}最も小さい粒子が圧倒的に多いため、襟細胞は通常、海綿動物の食物供給の80%を捕らえます。^{[ 38 ]}古細胞は、食物を直接消化する細胞から消化しない細胞へ、小胞に包まれた食物を輸送します。少なくとも1種の海綿動物は、栄養素を運ぶ古細胞が使用する軌道として機能する内部繊維を持っています。 ^{[ 25 ]}これらの軌道は、不活性な物体も移動させます。^{[ 27 ]}

ガラス海綿は海水に溶けた栄養分で生きることができ、シルトを非常に嫌うと以前は主張されていました。 ^{[ 39 ]}しかし、2007年の研究では、この証拠は見つからず、ガラス海綿は水中から細菌やその他の微生物を非常に効率的に（約79%）抽出し、懸濁した堆積物の粒子を処理してそのような餌を抽出すると結論付けられました。^{[ 40 ]}襟状体は食物を消化し、ダイニン「モーター」分子によってシンシチウム全体に走る微小管の束に沿って輸送される小胞に包まれた食物を分配します。^{[ 25 ]}

海綿動物の細胞は、体内を水が流れる際に、水から拡散によって酸素を細胞内に吸収します。二酸化炭素やアンモニアなどの他の可溶性老廃物も水に拡散します。始原細胞は、水門を塞ぐ恐れのある鉱物粒子を除去し、中膠を通して運び、通常は流出する水流に排出しますが、一部の種はそれらを骨格に組み込みます。^{[ 25 ]}

餌となる粒子が非常に少ない水域では、一部の種は甲殻類やその他の小型動物を捕食する。2014年現在これまでに合計 137 種が発見されている。^{[ 42 ]}ほとんどはCladorhizidae科 に属するが、 Guitarridae 科とEsperiopsidae科のいくつかの種も肉食性である。^{[ 43 ]}ほとんどの場合、実際にどのように獲物を捕らえるかについてはほとんど知られていないが、一部の種は粘着性の糸または鉤状の骨片を使用すると考えられている。^{[ 43 ] [ 44 ]}ほとんどの肉食性海綿は最大8,840 m (5.49 mi)の深海に生息しており、^{[ 45 ]}深海探査技術の開発により、さらに多くの種が発見されると予想されている。^{[ 25 ] [ 43 ]}しかし、Lycopodina hypogeaは地中海の海食洞の17～23 m (56～75 ft)の比較的浅い深度で発見されている。これらの洞窟に生息する捕食者は、鉤状の棘を備えた糸を使って獲物を捕らえ、数日かけてさらに多くの糸で包み込むことで消化する。^{[ 45 ]}    

既知の肉食性海綿動物のほとんどは、水流システムと襟細胞を完全に失っている。しかし、Chondrocladia属 は、高度に改変された水流システムを使用して、獲物を捕らえるために風船のような構造を膨らませる。^{[ 43 ] [ 46 ]}

淡水海綿は、古細胞や他の細胞内に緑藻類を内生共生体として宿し、藻類が生成する栄養素から利益を得ていることが多い。多くの海洋種は、他の光合成生物を宿しており、最も一般的なのはシアノバクテリアだが、渦鞭毛藻類の場合もある。共生シアノバクテリアは、一部の海綿では生体組織の総質量の3分の1を占める場合があり、一部の海綿はこれらの微生物からエネルギー供給の48%から80%を得ている。^{[ 25 ]} 2008年、シュトゥットガルト大学の研究チームは、シリカでできた骨片が、光合成内生共生体が生息する中膠に光を伝導することを報告した。^{[ 47 ]}光合成生物を宿す海綿は、食物粒子が比較的少ない水域で最も一般的であり、収集する太陽光の量を最大化するために葉のような形をしていることが多い。^{[ 27 ]}

最近発見された熱水噴出孔付近に生息する肉食性の海綿動物は、メタンを食べる細菌を宿し、その一部は消化する。^{[ 27 ]}

海綿動物は、他のほとんどの動物のような複雑な免疫システムを持っていません。しかし、他の種からの移植片は拒絶しますが、同種の他の個体からの移植片は受け入れます。いくつかの海洋生物では、灰細胞が異物拒絶において主導的な役割を果たします。侵入されると、灰細胞は影響を受けた領域の他の細胞の移動を止める化学物質を生成し、侵入者が海綿動物の内部輸送システムを使用するのを防ぎます。侵入が続く場合、灰細胞はその領域に集中し、その領域のすべての細胞を殺す毒素を放出します。この「免疫」システムは、最大3週間この活性化状態を維持できます。^{[ 27 ]}

海綿動物の再生能力はよく研究されており、[ 48 ^{]特に尋常}海綿動物ではよく研究されている。^{[ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}

海綿動物の異なるクラスは、それぞれ異なる方法で再生します。^{[ 48 ]}通常、再生は損傷によって海綿動物が傷ついたり断片化されたりした後に起こりますが、^{[ 53 ]}解離した細胞からでも再生することができます。化学的または機械的な組織破壊を受けた後、これらの解離した細胞は再集合して再生プロセスを開始し、上皮を再構築した後、水循環システムなどの解剖学的構造を徐々に再構築します。この「全身再生」は、普通海綿、石灰海綿、および同形海綿で観察されています。^{[ 48 ]}細胞死は全身再生において限定的な役割しか果たしていないようで、主に上皮が再構築されている間に起こります。^{[ 54 ]}

ガラス海綿も再生能力を持ち、Rhabdocalyptus dawsoni は1 日あたり0.02～0.08 cm ² (0.0031～0.0124平方インチ)の速度で再生し、心房側から始まり、次に真皮側から満たされ、閉じて瘢痕を形成します。この速度は、同種の新しい組織の成長よりも最大 40 倍速く、^{[ 55 ]}これは、他の海綿の遅い細胞的方法とは対照的に、ガラス海綿が使用する細胞質的方法によるものと考えられます。^{[ 56 ]}   

アプシラ・ロゼアに見られるように、再生は通常の成長よりも速いことが指摘されている。^{[ 57 ]}さらに、少なくともシナキレラ・カヴェルノサでは、基部での再生は海綿の先端（上部）での再生よりも速く起こるようである。^{[ 58 ]}

海綿動物の卵形成と精子形成（配偶子形成）の細胞学的進行は、他の多細胞動物のそれと非常によく似ている。^{[ 64 ]}真核生物で保存されている、DNA組換えや二本鎖切断修復の遺伝子を含む、古典的な減数分裂遺伝子セットのほとんどの遺伝子は、海綿動物（例：Geodia hentscheliおよびGeodia phlegraei）で発現している。^{[ 64 ]}海綿動物は最も初期に分岐した動物と考えられているため、これらの発見は、組換えとDNA修復の能力を含む減数分裂の基本的なツールキットが真核生物の進化の初期に存在していたことを示している。^{[ 64 ]}

ライフサイクル

温帯地域の海綿動物はせいぜい数年しか生きないが、熱帯種や深海種の中には200 年以上生きるものもある。石灰化した海綿動物の中には年間わずか0.2 mm (0.0079インチ)しか成長しないものもあり、その成長速度が一定だとすると、幅1 m (3.3フィート)の個体は約5,000年前のものであることになる。海綿動物の中には生後数週間で有性生殖を始めるものもあれば、数年経ってから始めるものもある。^{[ 25 ]}     

成体の海綿動物にはニューロンやその他の神経組織がありません。しかし、ほとんどの種は体全体で協調した動きを行う能力があり、主に外皮細胞の収縮によって水路を絞り、それによって余分な堆積物や詰まりの原因となる他の物質を排出します。一部の種は、体の他の部分とは独立して出水孔を収縮させることができます。海綿動物は、捕食者による攻撃を受けやすい領域を減らすために収縮することもあります。たとえば、大きくてもまだ分離していない芽がある場合など、2つの海綿動物が融合している場合、これらの収縮波は「シャム双生児」の両方で徐々に協調するようになります。協調メカニズムは不明ですが、神経伝達物質に似た化学物質が関与している可能性があります。^{[ 66 ]}しかし、ガラス海綿は合胞体のすべての部分を通して電気インパルスを急速に伝達し、流入する水に毒素や過剰な堆積物が含まれている場合に鞭毛の動きを止めるためにこれを使用します。^{[ 25 ]}筋細胞は、出水孔を閉じたり、体のさまざまな部分間で信号を伝達したりする役割を担っていると考えられている。^{[ 27 ]}

海綿動物には、他のすべての動物の神経細胞における重要な信号受容構造であるシナプス後密度の「レシピ」を含む遺伝子と非常によく似た遺伝子が含まれています。しかし、海綿動物では、これらの遺伝子は幼生にのみ出現する「フラスコ細胞」でのみ活性化され、幼生が泳いでいる間、何らかの感覚機能を提供する可能性があります。このことから、フラスコ細胞が真の神経細胞の前駆細胞なのか、それとも海綿動物の祖先が真の神経細胞を持っていたが、固着生活に適応するにつれてそれらを失った証拠なのかという疑問が生じます。^{[ 67 ]}

海綿動物は世界中に分布しており、極地から熱帯まで、さまざまな海洋生息地に生息しています。^{[ 38 ]}ほとんどの海綿動物は、波や潮流によって巻き上げられた堆積物が気孔を塞ぎ、摂食や呼吸が困難になるため、静かで澄んだ水域に生息しています。^{[ 39 ]}海綿動物の大部分は通常、岩などの固い表面に生息していますが、根のような基部を使って柔らかい堆積物に付着できる海綿動物もいます。^{[ 68 ]}

海綿動物は温帯水域では熱帯水域よりも豊富だが多様性は低い。これはおそらく、海綿動物を捕食する生物が熱帯水域に多く生息しているためであろう。^{[ 69 ]}ガラス海綿は極地水域や温帯・熱帯海の深海域で最も一般的である。これは、ガラス海綿が非常に多孔質な構造をしているため、資源の乏しいこれらの水域から最小限の労力で食物を抽出できるためである。普通海綿と石灰海綿は、浅い非極地水域で豊富かつ多様である。^{[ 70 ]}

海綿動物の異なる種類は、それぞれ異なる生息範囲に生息している。

光合成を行う共生生物を持つ海綿動物は、消費する酸素の最大3倍、消費する有機物よりも多くの有機物を生成します。このような生息地の資源への貢献は、オーストラリアのグレートバリアリーフ沿いでは重要ですが、カリブ海では比較的小さいです。^{[ 38 ]}

多くの海綿動物は骨片を脱落させ、数メートルもの厚さの密な絨毯を形成し、海綿動物を捕食する棘皮動物を寄せ付けません。 ^{[ 38 ]}また、コケムシやホヤなどの他の固着生物が海綿動物の上や近くに生息するのを防ぐ毒素も生成するため、海綿動物は生息空間をめぐる非常に効果的な競争相手となります。多くの例の1つに、抗菌作用がありバイオフィルムを溶解させるアゲリフェリンがあります。

カリブ海の火海綿Tedania ignisなど一部の種は、触れた人間に重度の発疹を引き起こします。^{[ 25 ]}カメや一部の魚は主に海綿を食べます。海綿はこのような捕食者に対して化学防御物質を生成するとよく言われます。^{[ 25 ]}しかし、実験では、海綿が生成する化学物質の毒性と魚にとっての味との関係を確立することができず、化学防御が抑止力として有用性が低下する可能性があります。魚による捕食は、断片を分離することで海綿の拡散を助けることさえあります。^{[ 27 ]}しかし、いくつかの研究では、魚が化学防御のない海綿を好むことが示されており、^{[ 71 ]}また別の研究では、サンゴの捕食レベルが高いと化学防御のある種の存在が予測されることがわかっています。^{[ 72 ]}

ガラス海綿は有毒な化学物質を生成せず、捕食者が少ない非常に深い水域に生息している。^{[ 39 ]}

スポンジバエ（アミメカゲロウ目、シシリ科）は、淡水スポンジを専門に捕食する昆虫です。雌は水面に垂れ下がった植物に卵を産み付けます。孵化した幼虫は水中に落ち、餌となるスポンジを探します。細長い口器を使ってスポンジに穴を開け、内部の液体を吸い取ります。一部の種の幼虫はスポンジの表面に張り付きますが、他の種はスポンジの内部の空洞に隠れます。十分に成長した幼虫は水から出て、蛹になるための繭を紡ぎます。^{[ 74 ]}

カリブ海の鶏レバースポンジChondrilla nuculaは、サンゴのポリプを殺す毒素を分泌し、スポンジがサンゴの骨格の上に成長することを可能にする。^{[ 25 ]}他のスポンジ、特にClionaidae科のものは、原始細胞から分泌される腐食性物質を使用して、岩、サンゴ、死んだ軟体動物の殻にトンネルを掘る。^{[ 25 ]}スポンジは、サンゴ礁から年間最大1 m (3.3フィート)を削り取り、干潮線直下に目に見える切り込みを作ることがある。^{[ 38 ]}  

カリブ海のAplysina属の海綿動物は、Aplysina赤帯症候群に罹患します。この症候群により、Aplysinaは1つ以上の錆色の帯を発症し、時には隣接する壊死組織の帯を伴います。これらの病変は、海綿動物の枝を完全に囲むことがあります。この病気は伝染性があるようで、バハマのサンゴ礁に生息するA. cauliformisの約10%に影響を与えています。^{[ 75 ]}錆色の帯はシアノバクテリアによって引き起こされますが、この生物が実際に病気を引き起こしているかどうかは不明です。^{[ 75 ] [ 76 ]}

^{光合成を行う内部}共生体を宿すことに加えて、^海綿動物は他の生物との幅広い協力関係でも知られています。比較的大きな被覆性海綿である^{Lissodendoryx} colombiensisは岩の表面に最も多く生息していますが、海草藻場に生息域を広げています。これは、海草海綿が周囲のヒトデにとって不味いため、 Lissodendoryx をヒトデから守ってくれるからです。その見返りとして、海草海綿は海底堆積物から離れたより高い位置を獲得します。^{[ 77 ]}

Synalpheus属のエビは海綿動物の中にコロニーを形成し、それぞれのエビ種が異なる海綿動物種に生息するため、Synalpheus属は最も多様な甲殻類属の一つとなっています。特に、Synalpheus regalisは海綿動物を食料源としてだけでなく、他のエビや捕食者に対する防御としても利用しています。^{[ 78 ]} 1つのアカウミガメには最大16,000匹の個体が生息し、海綿動物が海水を濾過して餌とする際に海綿動物に付着する大きな粒子を餌としています。^{[ 79 ]}ヤドカリなどの他の甲殻類は、一般的に特定の種類の海綿動物であるPseudospongosoritesを体に生育させ、海綿動物とヤドカリの両方が腹足類の殻に住み着き、ヤドカリと海綿動物が殻よりも大きくなるまで一緒に生活し、最終的にはヤドカリが適切な代替の殻を見つけるまで、殻の代わりに海綿動物の体を保護具として利用するようになります。^{[ 80 ]}

ほとんどの海綿動物は、海水から有機物の破片や微細な生物を濾過する腐食動物です。特に、海綿動物はサンゴ礁の食物網において、デトリタスをより高次の栄養段階にリサイクルすることで、腐食動物として重要な役割を果たしています。^{[ 81 ]}

図に示すように、サンゴ礁のスポンジは、スポンジデトリタスの生成を介して、サンゴ由来の有機物を関連するデトリタス食動物に伝達することを促進するという仮説が立てられています。いくつかのスポンジ種は、サンゴ由来のDOMをスポンジデトリタスに変換することができ、^{[ 84 ] [ 82 ]}サンゴによって生成された有機物を礁の食物網の上位に伝達します。サンゴは、溶解した粘液と粒子状の粘液の両方として有機物を放出し、^{[ 85 ] [ 86 ] [ 87 ] [ 88 ]}排出されたSymbiodiniumなどの細胞物質も放出します。^{[ 89 ] [ 90 ] [ 81 ]}

有機物はこれらの経路すべてによってサンゴから海綿動物へ移行する可能性があるが、サンゴの粘液の大部分（56～80％）が水中で溶解するため、DOMが最大の割合を占めると考えられる^{[ 86 ]。}また、 Symbiodiniumの排出によるサンゴの固定炭素の損失は、粘液の放出（最大約40％）に比べて、通常無視できる程度（0.01％）である^{[ 89 ] 。 [ 91 ] [ 92 ]}サンゴ由来の有機物は、サンゴの粘液を消費する細菌を介して間接的に海綿動物へ移行することもある^{[ 93 ] [ 94 ] [ 95 ] [ 81 ] 。}

一対一の共生関係に加えて、宿主が微生物群集と共生関係になることも可能であり、その結果、多様な海綿動物のマイクロバイオームが形成される。海綿動物は、非常に特異的な微生物群集を幅広く宿すことができる。海綿動物と共生関係を形成する微生物群集は、宿主のバイオマスの最大35%を占めることがある。 ^{[ 97 ]}

微生物群集が宿主と共生するこの特定の共生関係を表す用語は、ホロビオティック関係と呼ばれます。海綿動物とそれに付随する微生物群集は、化学防御などのメカニズムを通じて捕食者から身を守るのに役立つさまざまな二次代謝産物を生成します。^{[ 98 ]}海綿動物のホロビオントは、入れ子構造の生態系の概念の一例です。環境要因は、マイクロバイオーム、ホロビオント、群集、および生態系スケールのプロセスを変化させるために、複数のスケールで作用します。したがって、マイクロバイオームの機能を変化させる要因は、ホロビオント、群集、または生態系レベルでの変化につながる可能性があり、その逆もまた然りです。これは、入れ子構造の生態系における機能を評価する際に、複数のスケールを考慮する必要性を示しています。^{[ 96 ]}

これらの関係の中には、バクテリオサイト細胞内の内共生体や、光合成に利用される光を最大限に受けることができるピナコデルム細胞層の下に生息するシアノバクテリアや微細藻類などが含まれます。アルファプロトバクテリア、アクチノミセトータ、クロロフレクソタ、ニトロスピロタ、「シアノバクテリア」、ガンマ分類群、候補門ポリバクテリア、タウマルケアなど、50 を超える異なる微生物門および候補門を宿主とすることができます。^{[ 98 ]}

ほとんどの固着動物を蟯虫綱の動物植物目に分類したカール・リンネは、誤って海綿動物属を藻類目の植物とみなした。^{[ 99 ]}その後長い間、海綿動物は動物界の残りの部分を構成する真後生動物から分離された側生動物亜界（「動物の傍ら」）に分類された。^{[ 100 ]}

海綿動物門は、主に骨格の構成に基づいてさらにいくつかの綱に分けられます。^{[ 24 ] [ 38 ]}

• 六放海綿動物（ガラス海綿）はケイ酸塩骨片を持ち、最大の骨片は6本の放射状骨片を持ち、単独の場合もあれば融合している場合もある。^{[ 24 ]}体の主な構成要素は合胞体であり、多数の細胞が1つの外膜を共有している。^{[ 38 ]}
• 石灰質類は炭酸カルシウムの一種である方解石でできた骨格を持ち、それが個別の骨片または大きな塊を形成することがある。すべての細胞は単一の核と膜を持つ。^{[ 38 ]}
• ほとんどの海綿動物は、軟組織内にケイ酸塩骨片またはスポンジン繊維、あるいはその両方を持っています。しかし、一部の海綿動物は、炭酸カルシウムの別の形態であるアラゴナイトでできた巨大な外骨格も持っています。^{[ 24 ] [ 38 ]}すべての細胞は単一の核と膜を持っています。^{[ 38 ]}
• 始原魚類はカンブリア紀の化石としてのみ知られている。^{[ 100 ]}

1970年代には、巨大な炭酸カルシウム骨格を持つ海綿動物は、石灰海綿動物としても知られる硬骨海綿綱（Sclerospongiae）という別の綱に分類されました。^{[ 101 ]}しかし、1980年代には、これらはすべて石灰海綿綱（Calcarea）または普通海綿綱（Demospongiae）のいずれかに属することが判明しました。^{[ 102 ]}

これまでのところ、科学論文では約9,000種の海綿動物が確認されており^{[ 38 ]} 、そのうち約400種がガラス海綿、約500種が石灰海綿、残りが普通海綿である^{[ 25 ]} 。しかし、垂直な岩や洞窟の壁、岩やサンゴの巨礫の中の通路など、浅い海域であってもほとんど調査されていない生息地もあり、そこにはさらに多くの種が生息している可能性がある^{[ 38 ] 。}

海綿動物は従来、石灰海綿（Calcarea）、ガラス海綿（Hexactinellida）、普通海綿（Demospongiae）の3つのクラスに分類されていました。しかし、現在では普通海綿に属すると考えられていたHomoscleromorphaが、他の海綿動物のクラスとは遺伝的に大きく異なる関係にあることが研究によって示されています。^{[ 20 ]： 153-154}そのため、最近では第4の海綿動物のクラスとして認識されています。^{[ 103 ] [ 104 ]}

海綿動物は主に骨格の構成に基づいて分類されます。^{[ 27 ]}これらは進化の順に上から下へ、進化の昇順で以下のように並べられています。

海綿動物の系統発生は、系統学の出現以来、激しく議論されてきた。当初は他のすべての動物門の姉妹群と考えられていたが、現在では有櫛動物がその称号を持つ可能性があるというかなりの証拠がある。^{[ 106 ] [ 107 ]}さらに、この門の単系統性も現在疑問視されている。いくつかの研究では、他のすべての動物は海綿動物の中から出現したと結論付けており、通常、石灰質海綿とホモスクレロモルファは、デモスポンジよりも他の動物に近いことが確認されている。[108][109] 海綿動物の内部関係は、それほど不確実ではないことが証明されている。ホモスクレロモルファと石灰質海綿の近^{縁関係は、海綿動物または}真後生動物の単系統性を支持するかどうかにかかわらず、ほぼすべての研究で確認されている。^{[ 108 ] [ 9 ] [ 104 ] [ 103 ]}ガラス海綿の位置もかなり確実で、ほとんどの研究で、ガラス海綿はデモスポンジの姉妹であるとされています。^{[ 103 ] [ 9 ] [ 108 ]}したがって、動物の系統樹の基部の不確実性は、おそらく以下の系統図で最もよく表されています。

1

2

3

4

5

6

7

1： 隙間2：中心腔3：内壁4：孔（すべての壁に孔がある）5：隔壁6：外壁7：付着部             

アーケオキアトゥス構造

分子時計やバイオマーカーは、海綿動物がカンブリア爆発よりもはるか以前に存在していたことを示唆しているが、デモスポンジ類のようなシリカ骨片はカンブリア紀まで化石記録には見られない。^{[ 110 ]} 2002年に、約7億5000 万年前の岩石に骨片が見つかったという未確認の報告がある。^{[ 111 ]} 2009年以降、一部の研究者は、クリオジェニアン期に、おそらく既知の最古の海綿動物の化石が形成されたと主張している。^{[ 112 ] [ 113 ] [ 114 ]}しかし、これらの化石が実際に海綿動物に属するかどうかは不明であるが、著者らは、そのような化石が原始海綿動物や海綿動物級生物の複雑な微生物前駆体である可能性を排除していない。^{[ 115 ]}

約5億8000万年前のエディアカラ紀の保存状態の良い化石海綿が斗山沱層で発見されている。^{[ 116 ]}これらの化石には、骨片、外皮細胞、孔細胞、始原細胞、硬化細胞、および内部腔が含まれており、デモスポンジに分類されている。エディアカラ紀の海綿の記録には、他に2つの属も含まれている。1つは登英層からのヘキサクチネラ科の基幹属であるHelicolocellus ^{[ 117 ]} 、もう1つはナマ層群からのアーキオキアタ科の基幹属である可能性のあるArimasia ^{[ 118 ]}である。これらの属はどちらもエディアカラ生物群の「ナマ群集」に属しているが、これが以前の真の欠如によるものか、保存バイアスによるものかは不明である。ガラス海綿の化石は、約5億4000万年前のオーストラリア、中国、モンゴルの岩石から発見されている。 ^{[ 119 ]}メキシコのKiwetinokia属に属するカンブリア紀初期の海綿は、いくつかの小さな骨片が融合して 1 つの大きな骨片を形成した証拠を示している。^{[ 120 ]}石灰質海綿の炭酸カルシウム骨片は、約5億3000万年前から 5億2300万年前のカンブリア紀初期の岩石からオーストラリアで発見されている。その他の可能性のある海綿動物は、 5億2500万年前から5億2000万年前のカンブリア紀初期の澄江動物群から発見されている。^{[ 121 ]} 8億9000万年前のカナダ北西準州で発見された化石は海綿である可能性があり、この発見が確認されれば、最初の動物は新原生代の酸素化イベントより前に出現したことを示唆する。^{[ 122 ]}       

淡水海綿は、最も古い化石が約4800万年前から4000万年前の中期始新世に遡ることから、はるかに新しいものと考えられています。^{[ 119 ]}現代の海綿の約90%はデモスポンジですが、このタイプの化石は、骨格が比較的柔らかいスポンジンで構成されており、化石化しにくいため、他のタイプの化石よりも少ないです。^{[ 123 ]}最も古い海綿の共生生物は、シルル紀初期 に知られています。^{[ 124 ]}  

化学トレーサーは24-イソプロピルコレスタンで、これは24-イソプロピルコレステロールの安定な誘導体であり、海綿動物によって生成されるが真後生動物（「真の動物」、すなわち刺胞動物と左右相称動物）によって生成されないと言われている。襟鞭毛虫は動物に最も近い単細胞生物と考えられているため、科学者チームは1種の襟鞭毛虫の生化学と遺伝子を調べた。彼らは、この種は24-イソプロピルコレステロールを生成できないが、化石の24-イソプロピルコレスタンが海綿動物によってのみ生成されたことを証明するには、より広範囲の襟鞭毛虫を調査する必要があると結論付けた。^{[ 125 ]}以前の出版物では、 18億年前 の古代の岩石に化学物質24-イソプロピルコレスタンの痕跡が報告されているが、^{[ 126 ]}より正確に年代が特定された岩石系列を用いた最近の研究では、これらのバイオマーカーは約6億3500万年前のマリノアン氷河期の終焉前にのみ出現し、[ 127 ] 「バイオマーカー分析では、最初の世界規模の新原生代氷河期（オマーンでは約7億1300万年^{前のスター}ティアン氷河期）より前の古代の海綿動物の存在を示す説得力のある証拠はまだ見つかっていない」とされている。この「海綿動物バイオマーカー」は海洋藻類に由来する可能性があると主張されてきたが、最近の研究では、藻類がこのバイオマーカーを生成する能力は石炭紀にのみ進化したことが示唆されており、そのため、このバイオマーカーはクリオジェニアン期に海綿動物が存在したことを強く支持している。^{[ 128 ] [ 129 ] [ 130 ]}   

アーケオキアトゥス類は、サンゴ海綿の一種として分類されることもあり、約5億3000万年前から5億2000万年前の前期カンブリア紀の岩石に非常に一般的な化石として見られますが、 4億9000万年前のカンブリア紀末までに絶滅したようです。^{[ 121 ]}アーケオキアトゥス類は、海綿動物、刺胞動物、藻類、有孔虫、全く別の動物門であるアーケオキアタ、あるいはアーケアタまたはインフェリビオンタと呼ばれる全く別の生物界 によって生み出されたと考えられています。1990年代以降、アーケオキアトゥス類は海綿動物の独特なグループとして認識されています。^{[ 100 ]}   

= 皮膚

=アラゴナイト

= 肉

ハルキエリイドの強結晶構造^{[ 131 ]}

カンセロリイ科を海綿動物やより複雑な動物の分類に当てはめるのは難しい。1996年の分析では、カンセロリイ科の骨片（「装甲板」）の詳細な構造が、ダーウィネラなどの現代の角質海綿動物のコラーゲンタンパク質であるスポンジンの繊維の構造に似ていることから、海綿動物と近縁であると結論付けられた。^{[ 132 ]}しかし、2002年の別の分析では、カンセロリイ科は海綿動物ではなく、海綿動物とより複雑な動物の中間的な存在である可能性があると結論付けられた。その理由の一つとして、カンセロリイ科の皮膚は海綿動物の皮膚よりも厚く、より密に結合していることが挙げられる。^{[ 133 ]} 2008年に行われたチャンセロリイデス類の骨片の詳細な分析では、鎖帷子を着たナメクジのような姿をした移動性の左右相称動物であるハルキエリイデス類の骨片と非常によく似ていると結論付けられました。ハルキエリイデス類の化石は、カンブリア紀前期から中期にかけての岩石から発見されています。これが正しいとすれば、全く関係のない生物が独立してこれほど類似した骨片を発達させることは極めて考えにくいものの、体の構造に大きな違いがあるため、両者が近縁であるとは考えにくいというジレンマが生じます。^{[ 131 ]}

1990年代には、海綿動物は単系統群として広く認識されており、それらはすべて海綿動物である共通祖先から派生し、他のすべての後生動物（多細胞動物）の「姉妹群」であり、後生動物自体も単系統群を形成していると考えられていた。一方、1990年代のいくつかの分析では、動物の最も近縁な進化上の親戚は、海綿動物の襟細胞に非常によく似た単細胞生物である襟鞭毛虫類であるという考えも復活した。これは、ほとんどの後生動物が非常に海綿動物に似た祖先から進化したことを示唆しており、したがって、同じ海綿動物に似た祖先が現代の海綿動物と後生動物の非海綿動物の両方を生み出した可能性があるため、海綿動物は単系統群ではない可能性がある。^{[ 134 ]}

2001 年以降の分析では、真後生動物(海綿動物よりも複雑) は、他の海綿動物群よりも特定の海綿動物群とより近縁であると結論付けられています。このような結論は、すべての海綿動物の最後の共通祖先が、海綿動物ではない真後生動物の直接の祖先でもあるため、海綿動物は単系統群ではないことを示唆しています。2001 年のリボソームDNAの比較に基づく研究では、海綿動物内の最も基本的な区分はガラス海綿とその他の間にあり、真後生動物は他のタイプの海綿動物よりも石灰質海綿(炭酸カルシウムの骨片を持つもの) とより近縁であると結論付けられました。 ^{[ 134 ]} 2007 年に、 RNAの比較に基づく分析と、主に骨片の比較に基づく別の分析により、普通海綿とガラス海綿は、どちらも石灰質海綿よりも互いに近縁であり、石灰質海綿は、さらに真後生動物とより近縁であると結論付けられました。^{[ 119 ] [ 135 ]}

その他の解剖学的および生化学的証拠は、真後生動物を海綿動物の亜群であるホモスクレロモルファと結びつけている。2007年に行われた核DNAの比較（ガラス海綿とクシクラゲを除く）では、以下の結論が得られた。

• 同型動物門は真後生動物に最も近縁である。
• 次に近いのは石灰質海綿動物である。
• 他の海綿動物はこれらのグループの進化上の「叔母」にあたり、
• カンブリア紀の岩石から化石が発見されている袋状の動物であるチャンセロリ類は、海綿動物である可能性がある。^{[ 136 ]}

ホモスクレロモルファの精子は、他の海綿動物の精子には見られない、真後生動物の精子と共通の特徴を持っている。ホモスクレロモルファと真後生動物の両方において、細胞層は主に「タイプ IV」コラーゲンからなるカーペット状の基底膜に付着することで結合している。このコラーゲンは他の海綿動物には見られない形態である。ただし、すべてのデモスポンジのメソヒルを強化するスポンジン 繊維は「タイプIV」コラーゲンに似ている。 ^{[ 29 ]}

上記の分析では、海綿動物は、海綿動物とより複雑なグループの両方を含むすべての多細胞動物であるすべての後生動物の祖先に最も近いと結論付けられました。しかし、2008年に行われた、菌類からヒトまで、海綿動物は2種のみを含む 21属のそれぞれ150個の遺伝子を比較したところ、クシクラゲ（有櫛動物）がサンプルに含まれる他のすべての後生動物系統の姉妹群であることが示唆されました。^{[ 13 ] [ 137 ] [ 138 ] [ 139 ]}これが正しいとすれば、現代のクシクラゲは他の後生動物とは独立して複雑な構造を発達させたか、海綿動物の祖先はより複雑で、既知のすべての海綿動物は大幅に単純化された形態であるかのどちらかです。この研究では、より広範囲の海綿動物とプラコゾアなどの他の単純な後生動物を使用してさらに分析することを推奨しました。^{[ 13 ]} 

しかし、データの再解析により、解析に使用されたコンピュータアルゴリズムが、他の種とは著しく異なる特定の有櫛動物遺伝子の存在によって誤った方向に導かれ、海綿動物は他のすべての動物の姉妹群、または祖先側系統群のいずれかであることが判明した。^{[ 10 ] [ 140 ]}形態学的、発生学的、分子学的データを含む利用可能なすべてのデータを組み合わせて構築された「系統樹」は、海綿動物が実際には単系統群であり、刺胞動物とともに左右相称動物の姉妹群を形成すると結論付けた。^{[ 141 ] [ 142 ]}

 2017年に発表された、後生動物スケールでの1,719個のタンパク質の非常に大規模で内部的に一貫性のあるアライメントは、(i) ホモスクレロモルファ、石灰質海綿、六放海綿、および普通海綿によって代表される海綿が単系統群であること、(ii) 海綿が他のすべての多細胞動物の姉妹群であること、(iii) 有 櫛動物が2番目に早く分岐した動物系統として出現すること、(iv)平板動物が3番目の動物系統として出現し、刺胞動物が左右相称動物の姉妹群として続くことを示した。^{[ 143 ]} 

2021年3月 、ダブリンの科学者たちは、海綿動物が他のすべての動物の姉妹群であるという追加的な証拠を発見したが^{[ 144 ]} 、2023年5月には 、シュルツらは、ゲノムのシンテニーにおける不可逆的な変化のパターンを発見し、有櫛動物が他のすべての動物の姉妹群であるという強力な証拠を示した^{[ 145 ] 。}

1997年の報告書では、西オーストラリアのシャーク湾でバンドウイルカがスポンジを道具として使用していることが記述されている。イルカは海綿を吻に取り付け、砂地の海底で餌を探す際にそれを保護するために使用すると考えられる。^{[ 146 ]}スポンジングとして知られるこの行動は、この湾でのみ観察されており、ほぼ雌のみが行っている。2005年の研究では、母親が娘にこの行動を教え、スポンジを使用する個体はすべて近縁関係にあることから、これは比較的最近の革新であると結論付けられている。^{[ 23 ]}