Pfeilwürmer sind eine sehr ungewöhnliche Gruppe von „Würmern“, die nicht offensichtlich mit anderen Würmern oder anderen Tieren verwandt sind. Sie bilden ihren eigenen Stamm, Chaetognatha, einen Tierstamm von insgesamt 37 Tieren. Zahlenmäßig gehören Pfeilwürmer zu den am häufigsten vorkommenden Stämmen auf dem Planeten – nur Gliederfüßer, Nematoden und einige andere kommen sogar in die Nähe. Pfeilwürmer bewohnen die Wassersäule, normalerweise in der pelagischen Zone, innerhalb von 200 m (656 ft), wo das meiste Plankton lebt, obwohl sie so tief wie die untere mesopelagische Zone, 1000 m (3,280 ft), gefunden werden können. Chaetognathen sind neben Copepoden, den Krebstieren „Meeresinsekten“, die häufigste Planktonform.
Ihr Name – Chaetognatha – kommt vom griechischen chaite für langes Haar und gnathos für Kiefer. Das lange Haar ist ein Hinweis auf die hakenförmigen, chitinhaltigen Greifstacheln, die paarweise auf ihrem Kopf zu finden sind, ihrem wichtigsten Jagdwerkzeug. Die Stacheln werden beim Schwimmen in einer Haube gehalten. Pfeilwürmer sind Fleischfresser und fressen jedes Plankton, das sie finden können. Ihre Größe beträgt ungefähr 3-5 cm (1-2 Zoll), etwa die Länge eines Fingernagels, obwohl einige Individuen bis zu 10 cm (4 Zoll) groß sein können. Es sind nur etwa 120 Arten von Chaetognathen in 20 Gattungen bekannt, aber trotz der geringen Artenzahl ist ihre Fülle für den menschlichen Verstand schwer vorstellbar.
Wir können die Anzahl der Pfeilwürmer weltweit grob abschätzen. Die gemessenen Dichten reichen von etwa 1 bis 30 Individuen pro Kubikmeter beleuchtetem Wasser, mit einem Durchschnitt von fünf. Da der Weltozean eine Fläche von etwa 340 Millionen Quadratkilometern hat, arktische und antarktische Gewässer nicht eingerechnet, und die pelagische Zone 200 m tief ist, können wir eine Weltgesamtzahl von etwa 340 Milliarden schätzen, was wahrscheinlich in einer Größenordnung von . liegt richtig sein. Interessanterweise lässt sich damit auch abschätzen, dass die menschliche Biomasse die Biomasse des Pfeilwurms übersteigt.
Da Chaetognathen transparent sind, können Wissenschaftler sie unter ein Mikroskop nehmen und den gesamten Prozess ihrer Verdauung beobachten. Sie schätzen, dass Pfeilwürmer zwischen 3 und 50 Beutetiere pro Tag fressen, darunter zahlreiche Arten von Larven, Copepoden und andere kleine Krebstiere sowie andere Pfeilwürmer. Sie durchbohren die dünnen schützenden Gewebeschichten dieser Organismen mit ihren Chitinstacheln und injizieren ihnen dann Giftstoffe wie das Neurotoxin Tetrodotoxin, um den Tod herbeizuführen.
Pfeilwürmer gelten als gutes Vorbild für einen frühen Bilaterier. Es wird angenommen, dass es sich um basale Protostome (eine der beiden Hauptabteilungen von Tieren) handelt, obwohl Elemente ihrer embryologischen Entwicklung an Deuterostome erinnern. Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass sie eine sehr frühe Abzweigung von Protostomen von Deuterostomen darstellen. Dieses Ereignis ereignete sich wahrscheinlich vor extrem langer Zeit, in der Ediacara-Zeit. Molekulare und morphologische Studien haben gezeigt, dass Chaetognathen am engsten mit Nematoden verwandt sind und tatsächlich mit den gemeinsamen Vorfahren der Ecdysozoen (der Gruppe, zu der alle Tiere gehören, die ihre Nagelhaut abwerfen) verwandt sein können.