28.1: Phylum Porifera

Morfologia delle spugne

La morfologia delle spugne più semplici ha la forma di un cilindro con una grande cavità centrale, la spongocella, che occupa l’interno del cilindro. L’acqua può entrare nello spongocoel da numerosi pori nella parete del corpo. L’acqua che entra nello spongocoel viene espulsa attraverso una grande apertura comune chiamata osculum. Tuttavia, le spugne mostrano una gamma di diversità nelle forme del corpo, comprese le variazioni nella dimensione dello spongocel, il numero di osculi, e dove le cellule che filtrano il cibo dall’acqua sono situate.

Mentre le spugne (escluse le esattinellidi) non mostrano un’organizzazione a strati di tessuto, hanno diversi tipi di cellule che svolgono funzioni diverse. I pinacociti, che sono cellule simili a quelle epiteliali, formano lo strato più esterno delle spugne e racchiudono una sostanza gelatinosa chiamata mesohyl. Il mesohyl è una matrice extracellulare che consiste in un gel simile al collagene con cellule sospese che svolgono varie funzioni. La consistenza gelatinosa del mesohyl agisce come un endoscheletro e mantiene la morfologia tubolare delle spugne. Oltre all’osculum, le spugne hanno pori multipli chiamati ostia sul loro corpo che permettono all’acqua di entrare nella spugna. In alcune spugne, gli ostia sono formati da porociti, singole cellule a forma di tubo che agiscono come valvole per regolare il flusso di acqua nella spugna. In altre spugne, gli ostia sono formati da pieghe nella parete del corpo della spugna.

I canoociti (“cellule del collare”) sono presenti in vari punti, a seconda del tipo di spugna, ma sempre rivestono le porzioni interne di qualche spazio attraverso il quale scorre l’acqua (lo spongocoel nelle spugne semplici, canali all’interno della parete del corpo nelle spugne più complesse, e camere sparse in tutto il corpo nelle spugne più complesse). Mentre i pinacociti rivestono l’esterno della spugna, i choanociti tendono a rivestire alcune porzioni interne del corpo della spugna che circondano il mesohyl. La struttura di un choanocita è fondamentale per la sua funzione, che è quella di generare una corrente d’acqua attraverso la spugna e di intrappolare e ingerire particelle di cibo per fagocitosi. Si noti la somiglianza nell’aspetto tra il choanocyte della spugna e i choanoflagellati (Protista). Questa somiglianza suggerisce che le spugne e i choanoflagellati sono strettamente correlati e probabilmente condividono un’origine comune recente. Il corpo cellulare è incorporato nel mesohyl e contiene tutti gli organelli necessari per la normale funzione cellulare, ma sporgendo nello “spazio aperto” all’interno della spugna c’è un collare simile a una rete composta da microvilli con un singolo flagello al centro della colonna. L’effetto cumulativo dei flagelli di tutti i choanociti aiuta il movimento dell’acqua attraverso la spugna: attirando l’acqua nella spugna attraverso i numerosi ostia, negli spazi rivestiti dai choanociti, e infine fuori attraverso l’osculum (o osculi). Nel frattempo, le particelle di cibo, compresi i batteri e le alghe trasportate dall’acqua, vengono intrappolate dal collare a setaccio dei choanociti, scivolano giù nel corpo della cellula, vengono ingerite dalla fagocitosi e vengono racchiuse in un vacuolo alimentare. Infine, i choanociti si differenziano in spermatozoi per la riproduzione sessuale, dove si staccano dal mesohyl e lasciano la spugna con l’acqua espulsa attraverso l’osculum.

Le seconde cellule cruciali nelle spugne sono chiamate amebociti (o archeociti), chiamate così per il fatto che si muovono attraverso il mesohyl in modo simile all’ameba. Gli amebociti hanno una varietà di funzioni: fornire nutrienti dai choanociti ad altre cellule all’interno della spugna, dare origine alle uova per la riproduzione sessuale (che rimangono nel mesohyl), consegnare lo sperma fagocitato dai choanociti alle uova, e differenziarsi in tipi di cellule più specifiche. Alcuni di questi tipi di cellule più specifici includono i collencytes e i lophocytes, che producono la proteina simile al collagene per mantenere il mesohyl, gli sclerocytes, che producono spicole in alcune spugne, e gli spongocytes, che producono la proteina spongina nella maggioranza delle spugne. Queste cellule producono collagene per mantenere la consistenza del mesohyl. I diversi tipi di cellule nelle spugne sono mostrati nella Figura \(\PageIndex{2}}).

Art Connection
Figura \(\PageIndex{2}): Sono mostrati (a) lo schema corporeo di base della spugna e (b) alcuni dei tipi di cellule specializzate che si trovano nelle spugne.

Esercizio \(\PageIndex{1})

Quale delle seguenti affermazioni è falsa?

  1. I cianociti hanno flagelli che spingono l’acqua attraverso il corpo.
  2. I pinacociti possono trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula.
  3. I lofociti secernono collagene.
  4. I porociti controllano il flusso dell’acqua attraverso i pori nel corpo della spugna.

In alcune spugne, gli sclerociti secernono piccole spicole nel mesohile, che sono composte da carbonato di calcio o silice, a seconda del tipo di spugna. Queste spicole servono a fornire ulteriore rigidità al corpo della spugna. Inoltre, le spicole, quando sono presenti esternamente, possono allontanare i predatori. Un altro tipo di proteina, la spongina, può anche essere presente nel mesohyl di alcune spugne.

La presenza e la composizione delle spicole/spongina sono le caratteristiche che differenziano le tre classi di spugne (Figura \(\PageIndex{3}): La classe Calcarea contiene spicole di carbonato di calcio e nessuna spongina, la classe Hexactinellida contiene spicole silicee a sei raggi e nessuna spongina, e la classe Demospongia contiene spongina e può avere o meno spicole; se presenti, quelle spicole sono silicee. Le spicole sono più vistosamente presenti nella classe Hexactinellida, l’ordine che consiste di spugne di vetro. Alcune delle spicole possono raggiungere proporzioni gigantesche (in relazione alla gamma di dimensioni tipiche delle spugne di vetro da 3 a 10 mm) come si è visto in Monorhaphis chuni, che cresce fino a 3 m di lunghezza.

Figura \(\PageIndex{3}): (a) Clathrina clathrus appartiene alla classe Calcarea, (b) Staurocalyptus spp. (nome comune: spugna gialla di Picasso) appartiene alla classe Hexactinellida, e (c) Acarnus erithacus appartiene alla classe Demospongia. (credito a: modifica del lavoro di Parent Géry; credito b: modifica del lavoro di Monterey Bay Aquarium Research Institute, NOAA; credito c: modifica del lavoro di Sanctuary Integrated Monitoring Network, Monterey Bay National Marine Sanctuary, NOAA)

Physiological Processes in Sponges

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