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14.4: Procesos fisiológicos en esponjas - Biología


Objetivos de aprendizaje

  • Explicar las diversas formas corporales y funciones corporales de las esponjas.

Las esponjas, a pesar de ser organismos simples, regulan sus diferentes procesos fisiológicos a través de una variedad de mecanismos. Estos procesos regulan su metabolismo, reproducción y locomoción.

Digestión

Las esponjas carecen de sistemas complejos digestivo, respiratorio, circulatorio, reproductivo y nervioso. Su comida queda atrapada cuando el agua pasa a través de los orificios y sale por el osculum. Las bacterias de tamaño inferior a 0,5 micrones quedan atrapadas por los coanocitos, que son las principales células que participan en la nutrición, y son ingeridas por fagocitosis. Las partículas que son más grandes que los ostia pueden ser fagocitadas por pinacocitos. En algunas esponjas, los amebocitos transportan los alimentos de las células que han ingerido partículas de alimentos a las que no. Para este tipo de digestión, en la que las partículas de alimentos se digieren dentro de las células individuales, la esponja extrae agua por difusión. El límite de este tipo de digestión es que las partículas de alimentos deben ser más pequeñas que las células individuales.

Todas las demás funciones corporales importantes en la esponja (intercambio de gases, circulación, excreción) se realizan por difusión entre las células que recubren las aberturas dentro de la esponja y el agua que pasa a través de esas aberturas. Todos los tipos de células dentro de la esponja obtienen oxígeno del agua a través de la difusión. Asimismo, el dióxido de carbono se libera al agua de mar por difusión. Además, los desechos nitrogenados producidos como subproducto del metabolismo de las proteínas se excretan por difusión por las células individuales en el agua a medida que pasa a través de la esponja.

Reproducción

Las esponjas se reproducen por métodos sexuales y asexuales. El medio típico de reproducción asexual es la fragmentación (donde una parte de la esponja se rompe, se asienta sobre un nuevo sustrato y se convierte en un nuevo individuo) o la gemación (una excrecencia genéticamente idéntica crece del padre y finalmente se desprende o permanece adherida a ella). formar una colonia). Un tipo atípico de reproducción asexual se encuentra solo en esponjas de agua dulce y ocurre a través de la formación de gémulas. Gemmules son estructuras resistentes al medio ambiente producidas por esponjas adultas en las que la morfología típica de las esponjas está invertida. En las gémulas, una capa interna de amebocitos está rodeada por una capa de colágeno (esponja) que puede estar reforzada por espículas. El colágeno que se encuentra normalmente en el mesohilo se convierte en la capa protectora externa. En las esponjas de agua dulce, las gemmules pueden sobrevivir a condiciones ambientales hostiles como cambios de temperatura y sirven para recolonizar el hábitat una vez que las condiciones ambientales se estabilizan. Las gemulas son capaces de adherirse a un sustrato y generar una nueva esponja. Dado que las gémulas pueden soportar ambientes hostiles, son resistentes a la desecación y permanecen inactivas durante largos períodos, son un excelente medio de colonización para un organismo sésil.

La reproducción sexual en esponjas ocurre cuando se generan gametos. Las esponjas son monoicas (hermafroditas), lo que significa que un individuo puede producir ambos gametos (óvulos y espermatozoides) simultáneamente. En algunas esponjas, la producción de gametos puede ocurrir durante todo el año, mientras que otras esponjas pueden mostrar ciclos sexuales dependiendo de la temperatura del agua. Las esponjas también pueden volverse secuencialmente hermafroditas, produciendo ovocitos primero y espermatozoides después. Los ovocitos surgen por diferenciación de amebocitos y se retienen dentro del espongocele, mientras que los espermatozoides resultan de la diferenciación de coanocitos y se expulsan a través del osculum. La eyección de espermatozoides puede ser un evento coordinado y cronometrado, como se observa en ciertas especies. Los espermatozoides transportados por las corrientes de agua pueden fertilizar los ovocitos que se encuentran en el mesohilo de otras esponjas. El desarrollo larvario temprano ocurre dentro de la esponja y las larvas que nadan libremente se liberan a través del osculum.

Locomoción

Las esponjas son generalmente sésiles cuando son adultos y pasan su vida adheridas a un sustrato fijo. No muestran movimiento a grandes distancias como otros invertebrados marinos que nadan libremente. Sin embargo, las células esponja son capaces de arrastrarse a lo largo de los sustratos a través de la plasticidad organizativa. En condiciones experimentales, los investigadores han demostrado que las células esponjosas esparcidas sobre un soporte físico demuestran una ventaja para el movimiento dirigido. Se ha especulado que este movimiento de rastreo localizado puede ayudar a las esponjas a adaptarse a los microambientes cercanos al punto de unión. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que este patrón de movimiento ha sido documentado en laboratorios, pero aún no se ha observado en los hábitats naturales de las esponjas.

Mire este video de la BBC que muestra la variedad de esponjas que se ven a lo largo del Cayman Wall durante una inmersión sumergible.


Morfología de las esponjas

La morfología de las esponjas más simples toma la forma de un cilindro con una gran cavidad central, la Spongocoel, ocupando el interior del cilindro. El agua puede entrar en la espongocele a través de numerosos poros en la pared del cuerpo. El agua que ingresa al spongocoel se extruye a través de una gran abertura común llamada osculum. Sin embargo, las esponjas exhiben una variedad de formas corporales, incluidas variaciones en el tamaño del espongocele, el número de osculi y dónde se encuentran las células que filtran los alimentos del agua.

Si bien las esponjas (excluyendo los hexactinélidos) no exhiben organización de la capa de tejido, tienen diferentes tipos de células que realizan funciones distintas. Pinacocitos, que son células de tipo epitelial, forman la capa más externa de esponjas y encierran una sustancia gelatinosa llamada mesohilo. Mesohilo es una matriz extracelular que consta de un gel similar al colágeno con células en suspensión que realizan diversas funciones. La consistencia gelatinosa del mesohyl actúa como un endoesqueleto y mantiene la morfología tubular de las esponjas. Además del osculum, las esponjas tienen múltiples poros llamados Ostia en sus cuerpos que permiten que el agua entre en la esponja. En algunas esponjas, los ostia están formados por porocitos, células en forma de tubo único que actúan como válvulas para regular el flujo de agua hacia el spongocoel. En otras esponjas, los ostia están formados por pliegues en la pared del cuerpo de la esponja.

Coanocitos ("Células del collar") están presentes en varios lugares, dependiendo del tipo de esponja, pero siempre recubren las partes internas de algún espacio a través del cual fluye el agua (el spongocoel en esponjas simples, canales dentro de la pared del cuerpo en esponjas más complejas, y cámaras esparcidas por todo el cuerpo en las esponjas más complejas). Mientras que los pinacocitos recubren el exterior de la esponja, los coanocitos tienden a revestir ciertas partes internas del cuerpo de la esponja que rodean el mesohilo. La estructura de un coanocito es fundamental para su función, que es generar una corriente de agua a través de la esponja y atrapar e ingerir partículas de alimentos mediante fagocitosis. Nótese la similitud en apariencia entre el coanocito de esponja y los coanoflagelados (Protista). Esta similitud sugiere que las esponjas y los coanoflagelados están estrechamente relacionados y probablemente comparten una ascendencia común reciente. El cuerpo celular está incrustado en mesohilo y contiene todos los orgánulos necesarios para la función celular normal, pero sobresaliendo en el "espacio abierto" dentro de la esponja hay un collar en forma de malla compuesto de microvellosidades con un solo flagelo en el centro de la columna. El efecto acumulativo de los flagelos de todos los coanocitos ayuda al movimiento del agua a través de la esponja: arrastrando agua hacia la esponja a través de los numerosos ostios, hacia los espacios revestidos por coanocitos y, finalmente, hacia fuera a través del osculum (u osculi). Mientras tanto, las partículas de alimentos, incluidas las bacterias y las algas transmitidas por el agua, quedan atrapadas por el collar en forma de tamiz de los coanocitos, se deslizan hacia el interior del cuerpo de la célula, son ingeridas por fagocitosis y quedan encerradas en una vacuola de alimentos. Por último, los coanocitos se diferenciarán en espermatozoides para la reproducción sexual, donde se desprenderán del mesohilo y dejarán la esponja con agua expulsada a través del osculum.

Mire este video para ver el movimiento del agua a través del cuerpo de la esponja. Tenga en cuenta que no hay ninguna narración en el video.

Las segundas células cruciales de las esponjas se llaman amebocitos (o arqueocitos), llamado así por el hecho de que se mueven a través del mesohilo en forma de ameba. Los amebocitos tienen una variedad de funciones: entregar nutrientes de los coanocitos a otras células dentro de la esponja, dar lugar a óvulos para la reproducción sexual (que permanecen en el mesohilo), entregar espermatozoides fagocitados de los coanocitos a los óvulos y diferenciarlos en tipos celulares más específicos. Algunos de estos tipos de células más específicos incluyen los collencitos y los lofocitos, que producen la proteína similar al colágeno para mantener el mesohilo, los esclerocitos, que producen espículas en algunas esponjas, y los espongocitos, que producen la proteína esponja en la mayoría de las esponjas. Estas células producen colágeno para mantener la consistencia del mesohilo. Los diferentes tipos de células en las esponjas se muestran en la Figura 2.

Figura 2. Se muestran (a) el plan corporal básico de la esponja y (b) algunos de los tipos de células especializadas que se encuentran en las esponjas.

Pregunta de práctica

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

  1. Los coanocitos tienen flagelos que impulsan el agua a través del cuerpo.
  2. Los pinacocitos pueden transformarse en cualquier tipo de célula.
  3. Los lofocitos secretan colágeno.
  4. Los porocitos controlan el flujo de agua a través de los poros del cuerpo de la esponja.

En algunas esponjas esclerocitos secretar pequeño espículas en el mesohilo, que se componen de carbonato de calcio o sílice, dependiendo del tipo de esponja. Estas espículas sirven para proporcionar rigidez adicional al cuerpo de la esponja. Además, las espículas, cuando están presentes externamente, pueden alejar a los depredadores. Otro tipo de proteína, la esponja, también puede estar presente en el mesohilo de algunas esponjas.

La presencia y composición de espículas / esponjas son las características diferenciadoras de las tres clases de esponjas (mostradas en la Figura 3): Clase Calcarea contiene espículas de carbonato de calcio y no esponja, clase Hexactinellida contiene espículas silíceas de seis rayos y no esponja, y clase Demospongia contiene esponja y puede tener o no espículas si están presentes, esas espículas son silíceas. Las espículas están más conspicuamente presentes en la clase Hexactinellida, el orden que consiste en esponjas de vidrio. Algunas de las espículas pueden alcanzar proporciones gigantes (en relación con el rango de tamaño típico de las esponjas de vidrio de 3 a 10 mm) como se ve en Monorhaphis chuni, que crece hasta 3 m de largo.

Figura 3. (a) Clathrina clathrus pertenece a la clase Calcarea, (b) Staurocalyptus spp. (nombre común: esponja amarilla de Picasso) pertenece a la clase Hexactinellida, y (c) Acarnus erithacus Pertenece a la clase Demospongia. (crédito a: modificación del trabajo del padre Géry crédito b: modificación del trabajo del Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey, crédito c de la NOAA: modificación del trabajo de la Red de Monitoreo Integrado del Santuario, Santuario Marino Nacional de la Bahía de Monterey, NOAA)


El mayor estudio evolutivo de las esponjas arroja nueva luz sobre la evolución animal

Según un estudio publicado en la revista Biología molecular y evolución, la mayoría de los genes implicados en procesos complejos están presentes en las esponjas. La primera autora del artículo es Ana Riesgo, investigadora Juan de la Cierva del Departamento de Biología Animal y del Instituto de Investigación en Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona. Las esponjas o Porifera, actualmente se reconocen más de 8.000 especies, son el filo más básico de los metazoos. Representan una rica diversidad animal que se encuentra en todo el mundo, desde los climas tropicales hasta los polos árticos, y son un modelo excelente para estudiar la evolución de los metazoos.

El artículo también está escrito por expertos de la Universidad de Alberta (Canadá) y la Universidad de Harvard (Estados Unidos).

Transcriptoma: el estudio de la expresión génica

El artículo constituye el estudio de secuenciación más grande hasta la fecha sobre los genes de representantes de ocho géneros de esponjas que cubren las cuatro clases de esponjas actualmente reconocidas. Para ser exactos, las especies analizadas fueron Aphrocallistes vastus (Clase Hexactinellida), Condrilla nucula, Ircinia fasciculata, Petrosia ficiformis, Spongilla lacustris, Pseudospongosorites suberitoides (Clase Demospongiae), Sycon coactum (Clase Calcarea) y Candelabro de corticium (Clase Homoscleromorpha). Estas especies representan hábitats diversos: desde las profundidades marinas hasta lagos y ríos de agua dulce.

El grupo de investigación ha analizado el transcriptoma de estas especies, es decir, el conjunto de todas las moléculas de ARNm que reflejan los perfiles de expresión génica del genoma. Ana Riesgo explica que "hasta la fecha, solo conocíamos el genoma y el transcriptoma de Amphimedon queenslandica y Carmela oscarella. ”“ El estudio analizó el genoma de estas ocho especies y realizó un análisis comparativo de genes animales importantes para la señalización, conducción neuronal e iónica, epitelios, inmunidad y reproducción, que son las funciones básicas asociadas a la multicelularidad ”, agrega.

Sorprendente complejidad genética

El estudio identifica un amplio conjunto de genes, previamente asociados con estructuras complejas en animales superiores, que supuestamente estaban ausentes en las esponjas. Por ejemplo, el género Corticium también usa el gen DMRT1 para la determinación del sexo, se pensaba que este gen estaba presente sólo en metazoos más complejos (reptiles, aves, mamíferos, etc.).

Las esponjas homocleromorfas siempre se han considerado más similares a los metazoos que a las esponjas. Ana Riesgo afirma que "tienen características morfológicas más complejas que otras esponjas y, en el caso de Corticium, siguen el mismo proceso de gametogénesis que los cnidarios ". Además, la presencia de DMRT1 El gen, también presente en los cnidarios, confirma "la gran heterogeneidad de las esponjas a pesar de su simple morfología", afirma el experto.

Otro hallazgo digno de mención es la detección de genes del receptor de glutamato (iGluR), involucrados en la transmisión de respuesta fisiológica rápida, en esponjas. Corticium, Sycon, y Iricinia. Aunque siempre se ha creído que las esponjas son tan simples que sus respuestas a los estímulos son mínimas, el estudio identifica algunos genes involucrados en la conducción nerviosa en animales más complejos: "Esto demuestra que las respuestas de las esponjas a los cambios ambientales o estímulos físicos pueden ser más complejas de lo que se pensaba ”, subraya Ana Riesgo, quien también participa en el proyecto Actiquim, centrado en la ecología química en la Antártida.

Funciones genéticas nuevas a lo largo de la evolución

Casi todos los genes identificados en las esponjas tienen funciones más complejas en los metazoos. Sin embargo, la combinación y regulación de genes es más relevante que la presencia de genes en la escala de tiempo de la evolución. En las esponjas, los genes parecen estar involucrados en estructuras más básicas. Ana Riesgo señala que "la función de muchos de estos genes sigue siendo desconocida. Probablemente, los genes que conocemos de otros animales tienen una función diferente en las esponjas y fueron cooptados posteriormente para la función que conocemos". Determinar la función genética en las esponjas es el próximo desafío.

El artículo publicado en la revista Biología molecular y evolución proporciona el marco para plantear nuevas hipótesis sobre las relaciones filogenéticas entre los poríferos, la determinación de la función genética en las esponjas y la evolución temprana de la complejidad molecular en los metazoos.


15.2 Esponjas y cnidarios

El reino de los animales se divide informalmente en animales invertebrados, aquellos sin columna vertebral, y animales vertebrados, aquellos con columna vertebral. Aunque en general estamos más familiarizados con los animales vertebrados, la gran mayoría de las especies animales, alrededor del 95 por ciento, son invertebrados. Los invertebrados incluyen una gran diversidad de animales, millones de especies en aproximadamente 32 filos, que podemos comenzar a tocar aquí.

Las esponjas y los cnidarios representan los animales más simples. Las esponjas parecen representar una etapa temprana de multicelularidad en el clado animal. Aunque tienen células especializadas para funciones particulares, carecen de verdaderos tejidos en los que las células especializadas se organizan en grupos funcionales. Las esponjas son similares a lo que podría haber sido el antepasado de los animales: protistas coloniales flagelados. Los cnidarios, o las medusas y sus parientes, son el grupo de animales más simple que muestra tejidos verdaderos, aunque solo poseen dos capas de tejido.

Esponjas

Los animales del sub-reino Parazoa representan los animales más simples e incluyen las esponjas, o phylum Porifera (Figura 15.8). Todas las esponjas son acuáticas y la mayoría de las especies son marinas. Las esponjas viven en íntimo contacto con el agua, que desempeña un papel en su alimentación, intercambio de gases y excreción. Gran parte de la estructura corporal de la esponja está dedicada a mover el agua a través del cuerpo para que pueda filtrar los alimentos, absorber el oxígeno disuelto y eliminar los desechos.

El cuerpo de las esponjas más simples toma la forma de un cilindro con una gran cavidad central, el spongocoel. El agua entra en el espongocele por numerosos poros de la pared corporal. El agua fluye a través de una gran abertura llamada osculum (Figura 15.9). Sin embargo, las esponjas exhiben una diversidad de formas corporales, que varían en el tamaño y la ramificación del espongocele, el número de osculi y el lugar donde se encuentran las células que filtran los alimentos del agua.

Las esponjas consisten en una capa externa de células aplanadas y una capa interna de células llamadas coanocitos separadas por una sustancia gelatinosa llamada mesohilo. El mesohilo contiene células ameboides incrustadas que secretan pequeñas agujas llamadas espículas o fibras proteicas que ayudan a dar a la esponja su resistencia estructural. El cuerpo celular del coanocito está incrustado en mesohilo, pero sobresaliendo en el espongocele hay un collar en forma de malla que rodea un solo flagelo. El batir de los flagelos de todos los coanocitos mueve el agua a través de la esponja. Las partículas de alimentos quedan atrapadas en el moco producido por el collar en forma de tamiz de los coanocitos y son ingeridas por fagocitosis. Este proceso se llama digestión intracelular. Los amebocitos absorben los nutrientes reenvasados ​​en las vacuolas alimentarias de los coanocitos y los entregan a otras células dentro de la esponja.

Procesos fisiológicos en esponjas

A pesar de su falta de complejidad, las esponjas son organismos claramente exitosos, habiendo persistido en la Tierra durante más de 500 millones de años. Al carecer de un verdadero sistema digestivo, las esponjas dependen de los procesos digestivos intracelulares de sus coanocitos para su aporte energético. El límite de este tipo de digestión es que las partículas de alimentos deben ser más pequeñas que las células individuales. El intercambio, la circulación y la excreción de gases se producen por difusión entre las células y el agua.

Las esponjas se reproducen tanto sexual como asexualmente. La reproducción asexual es por fragmentación (en la que un pedazo de la esponja se rompe y se convierte en un nuevo individuo) o por gemación (una consecuencia del padre que eventualmente se desprende). Un tipo de reproducción asexual que se encuentra solo en las esponjas de agua dulce se produce mediante la formación de gémulas, grupos de células rodeadas por una capa exterior resistente. Las gemmules sobreviven a entornos hostiles y pueden adherirse a un sustrato y convertirse en una nueva esponja.

Las esponjas son monoicas (o hermafroditas), lo que significa que un individuo puede producir tanto óvulos como espermatozoides. Las esponjas pueden ser secuencialmente hermafroditas, produciendo óvulos primero y espermatozoides después. Los huevos surgen de los amebocitos y se retienen dentro del espongocele, mientras que los espermatozoides surgen de los coanocitos y se expulsan a través del osculum. Los espermatozoides transportados por las corrientes de agua fertilizan los óvulos de otras esponjas. El desarrollo larvario temprano ocurre dentro de la esponja y las larvas que nadan libremente se liberan a través del osculum. Esta es la única vez que las esponjas exhiben movilidad. Las esponjas son sésiles cuando son adultos y pasan su vida adheridas a un sustrato fijo.

Conceptos en acción

Mire este video que demuestra la alimentación de las esponjas.

Cnidarios

El filo Cnidaria incluye animales que muestran simetría radial o birradial y son diploblásticos. Casi todos (alrededor del 99 por ciento) los cnidarios son especies marinas. Los cnidarios tienen células especializadas conocidas como cnidocitos ("células punzantes") que contienen orgánulos llamados nematocistos. Estas células se concentran alrededor de la boca y los tentáculos del animal y pueden inmovilizar a las presas con toxinas. Los nematocistos contienen hilos enrollados que pueden tener púas. La pared exterior de la celda tiene una proyección similar a un cabello que es sensible al tacto. Cuando se tocan, las células disparan los hilos enrollados que contienen toxinas que pueden penetrar y aturdir al depredador o presa (ver Figura 15.10).

Los cnidarios muestran dos planos corporales distintos: pólipo o "tallo" y medusa o "campana" (Figura 15.11). Ejemplos de la forma de pólipo son las especies de agua dulce del género Hidra quizás los animales medusoides más conocidos sean las medusas. Los pólipos son sésiles en la edad adulta, con una sola abertura del sistema digestivo (la boca) hacia arriba con tentáculos que la rodean. Las medusas son móviles, con la boca y los tentáculos colgando del cuerpo en forma de campana. En otros cnidarios, existen tanto un pólipo como una forma de medusa, y el ciclo de vida alterna entre estas formas.

Procesos fisiológicos de los cnidarios

Todos los cnidarios tienen dos capas de tejido. La capa externa se llama epidermis, mientras que la capa interna se llama gastrodermis y recubre la cavidad digestiva. Entre estas dos capas hay una mesoglea no viviente, gelatinosa. Hay tipos de células diferenciadas en cada capa de tejido, como las células nerviosas, las células secretoras de enzimas y las células que absorben nutrientes, así como las conexiones intercelulares entre las células. Sin embargo, los órganos y sistemas de órganos no están presentes en este filo.

El sistema nervioso es primitivo, con células nerviosas esparcidas por todo el cuerpo en una red. La función de las células nerviosas es transportar señales desde las células sensoriales hasta las células contráctiles. Los grupos de células de la red nerviosa forman cordones nerviosos que pueden ser esenciales para una transmisión más rápida. Los cnidarios realizan la digestión extracelular, con la digestión completada por procesos digestivos intracelulares. Los alimentos se introducen en la cavidad gastrovascular, las enzimas se secretan en la cavidad y las células que recubren la cavidad absorben los productos nutritivos del proceso digestivo extracelular. La cavidad gastrovascular tiene una sola abertura que sirve como boca y ano (un sistema digestivo incompleto). Al igual que las esponjas, las células cnidarios intercambian oxígeno, dióxido de carbono y desechos nitrogenados por difusión entre las células de la epidermis y la gastrodermis con agua.

Diversidad cnidaria

El filo Cnidaria contiene alrededor de 10,000 especies descritas divididas en cuatro clases: Anthozoa, Scyphozoa, Cubozoa e Hydrozoa.

La clase Anthozoa incluye a todos los cnidarios que exhiben un plan corporal de pólipo sésil; en otras palabras, no hay una etapa de medusa dentro de su ciclo de vida. Los ejemplos incluyen anémonas de mar, plumas de mar y corales, con un número estimado de 6.100 especies descritas. Las anémonas de mar suelen tener colores brillantes y pueden alcanzar un tamaño de 1,8 a 10 cm de diámetro. Estos animales suelen tener forma cilíndrica y están adheridos a un sustrato. La abertura de la boca está rodeada de tentáculos con cnidocitos (figura 15.12).

Los escifozoos incluyen todas las medusas y son móviles y exclusivamente marinos con unas 200 especies descritas. La medusa es la etapa dominante en el ciclo de vida, aunque también existe una etapa de pólipo. Las especies varían desde 2 cm de longitud hasta las especies de escifozoos más grandes, Cyanea capillata, a 2 m de ancho. Las medusas muestran una característica forma de cuerpo en forma de campana (Figura 15.13).

Conceptos en acción

Utilice este video para identificar las etapas del ciclo de vida de las jaleas.

La clase Cubozoa incluye medusas de sección transversal cuadrada y, por lo tanto, se las conoce como "medusas de caja". Estas especies pueden alcanzar tamaños de 15 a 25 cm. Los cubozoos son anatómicamente similares a las medusas. Una diferencia destacada entre las dos clases es la disposición de los tentáculos. Los cubozoos tienen almohadillas musculares llamadas pedalia en las esquinas de la campana cuadrada, con uno o más tentáculos unidos a cada pedalium. En algunos casos, el sistema digestivo puede extenderse hasta la pedalia. Los cubozoos suelen existir en forma de pólipo que se desarrolla a partir de una larva. Los pólipos pueden brotar para formar más pólipos y luego transformarse en formas medusoides.

Conceptos en acción

Mire este video para obtener más información sobre las toxinas mortales de la medusa de caja.

Hydrozoa incluye cerca de 3500 especies, 2 la mayoría de las cuales son marinas. La mayoría de las especies de esta clase tienen formas de pólipo y medusa en su ciclo de vida. Muchos hidrozoos forman colonias compuestas por ramas de pólipos especializados que comparten una cavidad gastrovascular. Las colonias también pueden flotar libremente y contener individuos de medusa y pólipo en la colonia, como en el portugués Man O’War (Physalia) o Marinero por el viento (Velella). Otras especies son pólipos solitarios o medusas solitarias. La característica que comparten todas estas especies es que sus gónadas se derivan del tejido epidérmico, mientras que en todos los demás cnidarios, se derivan del tejido gastrodérmico (Figura 15.14).ab).


Enlace al aprendizaje

Realice un recorrido de cerca por la esponja y sus células.

Como hemos visto, la mayoría de las esponjas están sostenidas por pequeños huesos espículas (generalmente estructuras puntiagudas diminutas hechas de carbonato de calcio o sílice) en el mesohilo. Las espículas brindan apoyo al cuerpo de la esponja y también pueden disuadir la depredación. La presencia y composición de espículas forman la base para diferenciar tres de las cuatro clases de esponjas ((Figura)). Las esponjas de la clase Calcarea producen espículas de carbonato cálcico y no las de la clase Hexactinellida producen espículas silíceas (vidriosas) de seis rayos y ninguna esponja y las de la clase Demospongia contienen esponja y pueden tener o no espículas si las hay, esas espículas son silíceas. Las esponjas de esta última clase se han utilizado como esponjas de baño. Las espículas están más conspicuamente presentes en las esponjas de vidrio, clase Hexactinellida. Algunas de las espículas pueden alcanzar proporciones gigantescas. Por ejemplo, en relación con las típicas espículas de esponja de vidrio, cuyo tamaño generalmente varía de 3 a 10 mm, algunas de las espículas basales del hexactinélido Monorhaphis chuni ¡Son enormes y crecen hasta 3 metros de largo! Las esponjas de vidrio también son inusuales porque la mayoría de las células de su cuerpo se fusionan para formar una sincitio multinucleado. Debido a que sus células están interconectadas de esta manera, las esponjas hexactinélidas no tienen mesohilo. Una cuarta clase de esponjas, la Sclerospongiae, se describió a partir de especies descubiertas en túneles submarinos. También se denominan esponjas coralinas por sus esqueletos de carbonato de calcio multicapa. La datación basada en la tasa de deposición de las capas esqueléticas sugiere que algunas de estas esponjas tienen cientos de años.



Esponjas: definición, características y hábitat | Phylum Porifera

En este artículo discutiremos sobre las esponjas: - 1. Retrospectiva taxonómica de las esponjas 2. Definición y origen de las esponjas 3. Características generales 4. Hábitat 5. Peculiaridades estructurales 6. Desarrollo 7. Afinidades 8. Regeneración 9. Filogenia.

  1. Retrospectiva taxonómica de las esponjas
  2. Definición y origen de las esponjas
  3. Características generales de las esponjas
  4. Hábitat de esponjas
  5. Peculiaridades estructurales de las esponjas
  6. Desarrollo de esponjas
  7. Afinidades de las esponjas
  8. Regeneración en esponjas
  9. Filogenia de las esponjas

1. Retrospectiva taxonómica de las esponjas:

Hasta el siglo XVIII, las esponjas no se consideraban animales. Ellis (1775) estableció la naturaleza animal de las esponjas. Linneo, Lamarck y Cuvier consideraron las esponjas relacionadas con los pólipos antozoarios e incluyeron las esponjas dentro de zoófitos o pólipos.

Las esponjas se incluyeron en celentéreos durante gran parte del siglo XIX, aunque de Blainville (1816) propuso separar las esponjas de los celentéreos y creó un grupo de Spongiaria que tenía relación con los protozoos. R. E. Grant (1825) estudió la morfología y fisiología de las esponjas con mayor detalle y nombró al grupo Porifera.

Huxley (1875) y Sollas (1884) querían que las esponjas se separaran de los Metazoos superiores. Estas opiniones fueron ignoradas hasta mediados del siglo XX, donde fueron tratadas como una rama lateral separada & # 8220Parazoa & # 8221. Las esponjas representan un grado parazoico de construcción corporal donde faltan verdaderas capas de germen embrionario.

Tuzet (1963) expresó la opinión de que aunque las esponjas poseen muchas características primitivas (como el grado celular y tímido de organización corporal, el intercambio de gases y la respuesta a estímulos externos representan los animales unicelulares parecidos a protozoos), no hay duda de que están en contacto directo. línea de evolución de los metazoos.

Bowerbank y Norman (1882), Hyman (1940), Hartman y Goreau (1970, 75), Berquist (1978, 85), Barnes (1980), Meglitsch y Schram (1991), Anderson (1998) y Brusca y Brusca (2003) ) clasificó la porifera en 3 clases, pero una nueva clase Sclerospongiae se agregó hace algunas décadas pero fue rechazada pocos años después.

2. Definición y origen de las esponjas:

Porifera son metazoos asimétricos o superficialmente radialmente simétricos con grado de organización celular sin tejidos, órganos y con un cuerpo poroso y un sistema de canales revestido por coanocitos.

3. Características generales de las esponjas:

1. Todos son acuáticos en su mayoría marinos (98%) pero algunos son de agua dulce (Fam. Spongillidae).

2. Son animales sésiles y sedentarios.

3. Cuerpo asimétrico o algo radialmente simétrico en la etapa adulta.

4. Organismos multicelulares que tienen un grado de organización celular y tímido sin tejidos verdaderos.

5. El cuerpo está perforado por numerosos y diminutos poros inhalados, los orificios de entrada de agua, de ahí que el nombre del grupo se llame Porifera.

6. La pared de las esponjas consta de un epitelio externo, llamado pinacodermo, compuesto de células planas poligonales, los pinaco y tímidos, y una capa epitelial única interna que contiene coles microvellosos, flagelos y coanocitos tímidos, llamado coanodermo. Ambas capas de células carecen de las membranas de base y shyment o de la lámina basal, pero se encuentran en otros epitelios metazoarios.

7. Presencia de una capa gelatinosa media, no resbaladiza que contiene células ameboides y elementos esqueléticos de apoyo, la capa se llama mesohyl o mesen & shychyme. El mesohilo corresponde al tejido conectivo de otros metazoos.

8. El interior de las esponjas tiene una única cavidad hueca llamada espongocele o cavidad paragástrica que recubre las microvillas y coanocitos tímidos de la col rizada en algunos casos y, en la mayoría de los casos, al doblar la pared de espongocele, innumerables canales de agua forman una estructura compleja (sistema de canales) que impulsa agua a través de los canales y transporta alimentos y oxígeno.

9. El cuerpo se fortalece con un esqueleto interno y un tímido de espículas calcáreas o siliciosas o fibras de colágeno llamadas esponjas.

10. No hay órganos y sistemas definidos.

11. Sin boca ni tripa. Todos son filtradores. Digestión intracelular.

12. Músculos y células nerviosas ausentes.

13. Todas las esponjas poseen poder de regeneración y timidez.

14. Las células de las esponjas muestran un alto grado de independencia.

15. Reproducción tanto asexual como sexual.

16. La reproducción asexual tiene lugar por fragmentación o por producción de gemas o yemas. Reproducción y tímido sexual por espermatozoides y óvulos.

18. Fertilización interna.

19. Escisión completa y radial.

20. Ausencia de capas germinales definidas que son la característica más diagnóstica de los metazoos.

21. Se observan dos tipos de formas larvarias flageladas en la larva de esponjas-amphiblastula y la larva de Parenchymula (también llamada Parenchymella).

4. Hábitat de las esponjas :

El Phylum Porifera incluye casi 8500 especies descritas.

La mayoría de ellos son marinos a excepción de 150 esponjas de agua dulce de la familia Spongillidae. These sedentaric animals usually stay in low depths and use solid surface for fixation, but glass sponge reaches at greater depth and anchors on soft sediments. Cliona bores on the molluscan shell and is known as boring sponge. Sponges may be of varied colours and their shape depends upon the sites of their stay.

The largest sponge is Spheciospongia vesparum having a diameter of two metres. Certain sponges, e.g., Tethya can contract its entire body, while in most cases the contractility is restricted around the osculum. During unfavourable condition most sponges shrink and form restitution bodies, which grow in favourable condition.

In freshwater sponges specialised bodies, called gemmules, are formed for the same purpose. The gemmules remain viable for a period rang­ing from two months to three years. Many annelids and crustaceans live as symbionts with sponges. The body of sponge harbours many blue green and green algae. The well-known enemies of sponges are coral-reef fish, limpets and nudibranchs.

5. Structural Peculiarities of Sponges:

There are various types of sponges rang­ing from simple to complex. They have all in common certain structural features. The body is composed of loose aggregation of various types of cells (Fig. 11.10) which hardly form any tissue. There is no organ or organ system. They lack mouth and digestive cavity. Vital functions are performed by independent ac­tivities of the cells.

In simple asconoid sponges the wall is composed of an outer dermal epithelium or epidermis and an inner epi­thelium consisting of Choanocytes. A mesen­chyme containing skeletal spicules and sev­eral types of free amoeboid cells are present between the epithelia.

The spicules support the body wall and hold the sponges erect. The mesenchymal cells originate from the outer epithelium, hence it may be considered as ectomesoderm. The body surface is perforated by pores acting for ingress of water.

The surface of the body or epidermis is lined by pinacocytes. Each pinacocyte is a large flat polygonal cell. The central part of the cell is thickened due to the placement of nucleus. Pinacocytes may also line the spongocoel and incurrent canals of syconoid sponges and also the spaces in leuconoid sponges.

Such pinacocytes are sometimes referred to as endopinacocytes. Pinacocytes are highly contractile cells and can reduce the surface area of sponges. In many sponges a definite epidermis is absent as in Hexactinellida. It may form a syncytium in some cases.

The pore cells or porocytes occur among the pinacocytes at frequent intervals. The porocytes are usually regarded as trans­formed pinacocytes but Prenant (1925) opines that the porocytes are the derivatives of amoebocytes. Porocytes are tubular cells extending from the epidermis to the spongocoel. They are pierced by a central canal which acts as an incurrent passage.

The cytoplasm of these cells contains many round inclusions. The porocytes are also highly contractile. The closure of the pore is effected by the advancement of a thin cytoplasmic sheet called the pore diaphragm from the margin to the centre at the outer end of canal.

Inner surface of the body is lined by spe­cialised cells, the choanocytes. The collar cells or choanocytes are specialised cells with a rounded or oval base resting on the mesen­chyme and a contractile transparent collar which encircles the base of a single long flagellum. These cells are much larger in size in Calcarea than in other sponges. Spicules are formed by the deposition of the scleroblasts.

Mesenchyme (= mesohyl):

The mesenchyme is commonly called the mesoglea or mesohyl. The mesoglea consists of a transparent gelatinous matrix of protein nature in which different types of cells like archaeocytes, amoebocytes, scleroblasts and germ cells are present.

The mesoglea is divided into two types:

When the mesenchyme con­tains few cells—this is called collenchyma. The mesenchyme with many cells is desig­nated as parenchyme.

Amoebocytes are amoeboid in nature. They perform various functions and are re­sponsible for producing other cell-types by the process of transformation excepting pos­sibly the choanocytes. It is totipotent in na­ture. The amoebocytes are most important cellular entities in the life of sponges. The amoebocytes are of several varieties in dif­ferent sponges.

Amoebocytes with slen­der and branching pseudopods.

With lobose pseudopods and pigmented cytoplas­mic inclusions.

With lobose pseudopods and many food reserves.

Producing skeleton and subdivided into (a) Calicoblasts, (b) Silicoblasts and (c) Spongioblasts according to the nature of secreted skeleton.

The amoebocytes with blunt pseudopods, conspicuous nu­clei with large nucleolus are referred to as the archeocytes. The archeocytes are actually the generalised amoebocytes which play the domi­nant role in regeneration, reproduc­tion and differentiation of other cell- types.

Besides these cell-types long slender cells, called the desmocytes, are present specially in Demo- spongiae. Many fusiform contractile muscle cells or myocytes are present around the osculum.

6. Development of Sponges:

In most of the sponges the development takes place within the body of the parent but in a few of demospongiae the development of the fertilized eggs takes place in sea water. The cleavage is holoblastic and may be equal or unequal. In some calcareous sponges (e.g., Clathrina, Leucosolenia), Hexactinellida and most Demospongiae the embryos release as free-swimming coeloblastula (hollow blastula) stage (Fig. 11.14A).

The coeloblastula is oval shaped, single layer, with a central cav­ity. The outer single layer wall of the central cavity contains elongated monoflagellated cells except the posterior side where a few rounded granular non-flagellated cells, called archaeocytes, are present. Some of the flag­ellated cells loss their flagella pass into the central cavity and become amoeboid.

Gradu­ally these amoeboid cells fill up the cavity, forming a stereoblastula (solid blastula) and differentiate into parenchymula (also called Parenchymella) larva (Fig. 11.14B). In most Demospongiae, the parenchymula larva develops directly from stereoblastula, hav­ing an external layer of flagellated cells and an inner mass of amoeboid cells, each cell contains single flagellum.

In some freshwa­ter species, the parenchymula larvae possess spicules and choanocytes but in Hexactinellid species, the parenchymula larvae contain both spicules and chamber lined with choanocytes. After a brief swimming period they become attached by their anterior ends and develop into flattend plate-like structure with an ir­regular outline.

Most of the inner amoeboid cells migrate to the outer surface and form the dermal epithelium and mesenchyme. Gradually a cavity is developed and is lined by a layer of porocytes. With the increase of the size of cavity it is bounded by porocytes and flagellated cells. At last the cavity is lined by only flagellated cells, and porocytes change their position and come outside and form the ostia on the wall of sponges.

7. Affinities of Sponges:

Sponges represent the oldest form of metazoa. Fossil sponges were discovered from beds of Europe, Asia and North America, which are more than 600 million years old. The most widely known fossil genus is Archaeocyathus. No one questions the multicellular nature of sponges.

The close similarity with colonial protozoans like Proterospongia, unequivocally speaks about the protozoan affinity of porifera.

The protozoan affinity is attested by the fol­lowing evidences:

(1) Absence of formed tis­sues

(2) The presence of choanocytes

(3) Mode of secretion of skeleton within single cell

(4) Similar nature of nutrition

(5) Existence of totipotency of cell-types and

(6) Lack of cellular integration.

The sponges exhibit close protozoan affinities but the attempts to in­clude sponges under the Phylum Protozoa failed because of the development of germ layers in developing sponges. Solas proposed to place the sponges under a subkingdom, the Parazoa, as an isolated branch of the Metazoa. Recent work have established that the sponges are metazoan of lower grade of organisation.

But their inclusion in the direct line of meta­zoan evolution has been thrown into doubt because they do not possess the following basic organisations of metazoa:

1. At morphological level:

The partici­pating cells must remain arranged in layers and some amount of division of labour should be there. Certain amount of organisations like connective tissues, nervous tissues, are ex­pected to be present even at the simplest form.

2. At physiological level:

In a true metazoa, each function should be carried by a group of cells. The outer layer of cells is primarily responsible for protection and in­ner layer of cells carries on the nutritive func­tions. There must be distinct differentiation of somatic and germinal parts of the body.

3. At embryological level:

A true metazoa will develop from a unicellular zygote and will pass through stages like blastula and gastrula. It is in the gastrula stage three pri­mary germinal layers are differentiated and the blue print of future organisation is laid. Once differentiated, the germinal layers are irreversible in nature.

Unlike other metazoans reversal of germ layer takes place in sponges.

On the contrary, there are certain features in sponges which may be considered as unique to them.

1. Within the sponge body each cell is an autonomous unit, i.e., each cell is in­dependent and self-centred.

2. The osculum in sponge apparently re­sembles the mouth of coelenterates, but developmentally the osculum does not correspond with it.

3. The spongocoel corresponds to the coelenteron of the coelenterates but pores and network of choanocyte-lined canals are not seen in any metazoan group.

4. The mesohyl is poorly defined and contractility is restricted only to the region of the osculum.

5. The ability of amoeboid cells to be­come another cell-type speaks that in the group of sponges determination is not rigid like other metazoans

For this reason, the sponges were consid­ered by L. H. Hyman as a blind lane from the high way of metazoan evolution and thus a new term “Parazoa” was coined to include them in a separate subdivision under the subkingdom Metazoa.

Such inclusion has recently been chal­lenged by O. Tuzet, who after studying sponges for many years has again claimed that porifera has given rise to the true metazoans.

This idea takes following facts into consideration:

1. Choanocyte cells are seen in some echinoderms and therefore, are not the only characteristics of sponges. The flag­ellate cells in the inner lining of the cnidarians also bring a close resem­blance.

2. The processes in gametogenesis, i.e., production of sperm and ovum, are same as in other metazoans.

3. The metazoans affinity obtained greater support from the study of spongin which has chemical and physical resem­blance with the collagen.

4. The development of sponges like Oscarella shows similar processes as in metazoa. The cleavage of zygote results into a blastula stage (coeloblastula) which by invagination becomes gastrula.

5. The constituent cells exhibit less differ­entiation but are involved in several complicated organisations, i.e., forma­tion of gemmules.

6. The unrestricted power of regeneration speaks about the primitiveness of sponges. The comparative study of re­generation has revealed that the power of regeneration decreases with the progress from lower to higher groups of animals. In most of the cases certain ’embryonic’ cells resembling the amoe­boid cells of sponge play important role during regeneration.

Thus sponges are again proposed to be shifted in the high way of metazoan evolu­tion and have been placed in between pro­tozoa and cnidarians as phylum Porifera (Fig. 11.15).

The fact that the sponges evolved from the Protozoa and occupy a position between the Protozoa and Cnidarians is evidenced by the following arguments:

1. The choanocytes are diagnostic to the anatomy of sponges. Identical cells, as already stated, are present in many protozoans, echinoderms, annelids and molluscs.

2. The peculiar event in fertilisation that two synergids direct the sperm towards the egg is found to occur in chaetognatha.

3. The tetra-radial symmetry exhibited by the larvae of calcareous sponges is com­parable with that of the larvae of polychaetes, sipunculids and gastropods.

4. Existence of wide regenerative power in sponges and in many lower metazoans.

5. The developmental dynamics of calcar­eous sponges show close parallelism with that of Volvox. This point strength­ens the idea that the colonial flagellate protozoans hold the key to the evolu­tion of the sponges.

8. Regeneration in Sponges:

Sponges can regenerate their lost parts very rapidly. H. V. Wilson (1907) for the first time demonstrated that a bit of sponge when squeezed through a silken mesh dissociates completely. Such dissociated cells, if kept un­der water, aggregate again and form the sponge body. Such property of sponge has later been seen by several workers in differ­ent marine and freshwater sponges.

The fol­lowing incidences happen during re-aggregation of sponges:

1. At the dissociated stage, amoeboid cells (archaeocyte and amoebocyte) and flagellate cells (choanocytes) show movement (Fig. 11.16).

2. The archaeocytes and amoeboid cells (specially the archaeocytes) start to contact with each other and with other types of cells. This continues for 4-6 hours. At first, small aggregates of 4-8 cells are formed. Gradually small aggregates meet other cells or other similar aggregates and grow in size.

3. Within the aggregate, all the cells lose their identity and become homo­geneous. This phenomenon is called de-differentiation (Fig. 11.17).

4. Gradually the peripheral cells of the newly formed aggregate form pinacocytes. This is followed by the appearance of flagellate cells, forma­tion of spicules and establishment of canals within the aggregate.

5. It has been noted that excepting amoe­boid cells, the other cell-types do not have the ability to be transformed into another type of cell, Thus from dedifferentiated state, pinacocytes, choanocytes and scleroblasts return to their original form. But amoeboid cells may be transformed into any other cell-type. For this reason amoe­boid cells are regarded as totipotent cells.

9. Phylogeny of Sponges:

The sponges appeared during the Pre- Cambrian Period and a large number of fos­sils have been recorded from the Palaeozoic era up to recent. The evolutionary origin of sponges poses some interesting problems for their peculiar features.

The low level of cel­lular differentiation and presence of canal system, cellular totipotency and absence of tissues, basement membrane, body polarity, reproductive organs and functionally inde­pendent cells indicate a primitive stage of metazoan organization.

These characteristic features also suggest that sponges are phylogenetically remote from other metazoans. These features with monociliated flagella of sponges indicate that sponges have evolved directly from a protistan ancestor.

There are several views regarding the origin of sponges. Of which current view is that the sponges have evolved either from a simple, hollow, free-swimming colonial form or from a colonial choanoflagellate of protista. The choanoflagellates bear some features which are compared with the choanoflagellates (collar cells) of sponges.


Resumen de la sección

Animals included in phylum Porifera are parazoans and do not possess true tissues. These organisms show a simple organization. Sponges have multiple cell types that are geared toward executing various metabolic functions.

Cnidarians have outer and inner tissue layers sandwiching a noncellular mesoglea. Cnidarians possess a well-formed digestive system and carry out extracellular digestion. The cnidocyte is a specialized cell for delivering toxins to prey and predators. Cnidarians have separate sexes. They have a life cycle that involves morphologically distinct forms—medusoid and polypoid—at various stages in their life cycle.


The diagram below represents a flower, the reproductive structure of some plants. Most flowers have both male and female structures for fertilization and reproduction.

Which structure is represented by the letter A in the diagram above?

A. the stamen, a male structure which produces pollen

B. the pistol, a female structure which collects pollen and passes it to the ovary

C. the sepal, a modified leaf used for protection of the flower

D. the petals, decorative structures which attract pollinators


Ver el vídeo: Como ver o esqueleto das esponjas na sala de aula? (Enero 2022).