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14.4: Physiologische Prozesse in Schwämmen - Biologie

14.4: Physiologische Prozesse in Schwämmen - Biologie


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Lernziele

  • Erklären Sie die verschiedenen Körperformen und Körperfunktionen von Schwämmen

Obwohl Schwämme einfache Organismen sind, regulieren sie ihre unterschiedlichen physiologischen Prozesse durch eine Vielzahl von Mechanismen. Diese Prozesse regulieren ihren Stoffwechsel, ihre Fortpflanzung und ihre Fortbewegung.

Verdauung

Schwämmen fehlen komplexe Verdauungs-, Atmungs-, Kreislauf-, Fortpflanzungs- und Nervensysteme. Ihre Nahrung wird eingeschlossen, wenn Wasser durch die Ostien und durch das Osculum austritt. Bakterien, die kleiner als 0,5 Mikrometer sind, werden von Choanozyten, den Hauptzellen der Ernährung, gefangen und durch Phagozytose aufgenommen. Partikel, die größer als die Ostien sind, können von Pinakozyten phagozytiert werden. In einigen Schwämmen transportieren Amöbozyten Nahrung von Zellen, die Nahrungspartikel aufgenommen haben, zu solchen, die dies nicht tun. Bei dieser Art der Verdauung, bei der Nahrungspartikel innerhalb einzelner Zellen verdaut werden, zieht der Schwamm Wasser durch Diffusion. Die Grenze dieser Art der Verdauung besteht darin, dass Nahrungspartikel kleiner sein müssen als einzelne Zellen.

Alle anderen wichtigen Körperfunktionen im Schwamm (Gasaustausch, Zirkulation, Ausscheidung) werden durch Diffusion zwischen den Zellen, die die Öffnungen im Schwamm auskleiden, und dem durch diese Öffnungen strömenden Wasser ausgeführt. Alle Zelltypen innerhalb des Schwamms erhalten durch Diffusion Sauerstoff aus dem Wasser. Ebenso wird Kohlendioxid durch Diffusion in das Meerwasser abgegeben. Darüber hinaus werden stickstoffhaltige Abfälle, die als Nebenprodukt des Proteinstoffwechsels anfallen, durch Diffusion von einzelnen Zellen in das Wasser ausgeschieden, wenn es durch den Schwamm passiert.

Reproduktion

Schwämme vermehren sich sowohl durch sexuelle als auch durch asexuelle Methoden. Das typische Mittel der asexuellen Fortpflanzung ist entweder die Fragmentierung (bei der ein Stück des Schwamms abbricht, sich auf einem neuen Substrat niederlässt und sich zu einem neuen Individuum entwickelt) oder Knospung (ein genetisch identischer Auswuchs wächst aus dem Elternteil und löst sich schließlich oder bleibt an ihm hängen) eine Kolonie bilden). Eine atypische Art der ungeschlechtlichen Fortpflanzung findet sich nur bei Süßwasserschwämmen und erfolgt durch die Bildung von Gemmula. Edelsteine sind umweltbeständige Strukturen, die von erwachsenen Schwämmen produziert werden, wobei die typische Schwammmorphologie umgekehrt ist. Bei Gemmules ist eine innere Amöbozytenschicht von einer Kollagenschicht (Spongin) umgeben, die durch Spicula verstärkt werden kann. Das normalerweise im Mesohyl enthaltene Kollagen wird zur äußeren Schutzschicht. In Süßwasserschwämmen können Gemmule feindliche Umweltbedingungen wie Temperaturänderungen überleben und dazu dienen, den Lebensraum wieder zu besiedeln, sobald sich die Umweltbedingungen stabilisiert haben. Gemmules sind in der Lage, sich an ein Substrat anzuheften und einen neuen Schwamm zu erzeugen. Da Gemmule rauen Umgebungen standhalten können, resistent gegen Austrocknung sind und lange Zeit ruhen, sind sie ein ausgezeichnetes Mittel zur Besiedelung eines sessilen Organismus.

Die sexuelle Fortpflanzung in Schwämmen tritt auf, wenn Gameten erzeugt werden. Schwämme sind einhäusig (hermaphroditisch), was bedeutet, dass ein Individuum beide Gameten (Eier und Sperma) gleichzeitig produzieren kann. Bei einigen Schwämmen kann die Produktion von Gameten das ganze Jahr über stattfinden, während andere Schwämme je nach Wassertemperatur sexuelle Zyklen aufweisen können. Schwämme können auch sequentiell hermaphroditisch werden, indem sie zuerst Eizellen und später Spermatozoen produzieren. Eizellen entstehen durch Differenzierung von Amöbozyten und werden im Spongocoel zurückgehalten, während Spermatozoen durch Differenzierung von Choanozyten entstehen und über das Osculum ausgestoßen werden. Der Auswurf von Spermatozoen kann ein zeitlich abgestimmtes und koordiniertes Ereignis sein, wie es bei bestimmten Arten beobachtet wird. Von Wasserströmungen mitgeführte Spermatozoen können die Eizellen befruchten, die im Mesohyl anderer Schwämme enthalten sind. Die frühe Larvenentwicklung findet innerhalb des Schwamms statt, und dann werden freischwimmende Larven über das Osculum freigesetzt.

Fortbewegung

Schwämme sind im Allgemeinen als Erwachsene sitzend und verbringen ihr Leben an einer festen Unterlage. Sie zeigen keine Bewegung über große Entfernungen wie andere frei schwimmende wirbellose Meerestiere. Schwammzellen sind jedoch in der Lage, durch organisatorische Plastizität entlang von Substraten zu kriechen. Unter experimentellen Bedingungen haben Forscher gezeigt, dass Schwammzellen, die auf einer physischen Unterlage ausgebreitet sind, eine Vorreiterrolle für eine gerichtete Bewegung aufweisen. Es wurde spekuliert, dass diese lokalisierte Kriechbewegung Schwämmen helfen kann, sich an Mikroumgebungen in der Nähe der Befestigungsstelle anzupassen. Es muss jedoch beachtet werden, dass dieses Bewegungsmuster in Labors dokumentiert wurde, es jedoch in natürlichen Schwammhabitaten noch zu beobachten ist.

Sehen Sie sich dieses BBC-Video an, das die Reihe von Schwämmen zeigt, die während eines Tauchgangs entlang der Cayman Wall zu sehen sind.


Morphologie von Schwämmen

Die Morphologie der einfachsten Schwämme hat die Form eines Zylinders mit einem großen zentralen Hohlraum, dem spongocoel, die das Innere des Zylinders einnimmt. Durch zahlreiche Poren der Körperwand kann Wasser in das Spongocoel eindringen. Wasser, das in das Spongocoel eindringt, wird durch eine große gemeinsame Öffnung, die sogenannte , extrudiert Osculum. Schwämme weisen jedoch eine Reihe unterschiedlicher Körperformen auf, einschließlich Variationen in der Größe des Spongocoels, der Anzahl der Osculi und wo sich die Zellen befinden, die Nahrung aus dem Wasser filtern.

Während Schwämme (mit Ausnahme der Hexactinelliden) keine Gewebeschichtorganisation aufweisen, haben sie unterschiedliche Zelltypen, die unterschiedliche Funktionen erfüllen. Pinakozyten, die epithelähnliche Zellen sind, bilden die äußerste Schicht von Schwämmen und umschließen eine geleeartige Substanz namens Mesohyl. Mesohyl ist eine extrazelluläre Matrix, die aus einem kollagenartigen Gel mit suspendierten Zellen besteht, die verschiedene Funktionen erfüllen. Die gelartige Konsistenz von Mesohyl wirkt wie ein Endoskelett und erhält die röhrenförmige Morphologie von Schwämmen. Schwämme haben neben dem Osculum mehrere Poren, die als bezeichnet werden ostia auf ihren Körpern, die Wasser in den Schwamm eindringen lassen. Bei einigen Schwämmen werden Ostien von Porozyten gebildet, einzelnen röhrenförmigen Zellen, die als Ventile fungieren, um den Wasserfluss in das Spongocoel zu regulieren. Bei anderen Schwämmen werden Ostien durch Falten in der Körperwand des Schwamms gebildet.

Choanozyten („Kragenzellen“) sind je nach Schwammart an verschiedenen Stellen vorhanden, kleiden aber immer die inneren Bereiche eines Wasserdurchflussraums aus (das Spongocoel bei einfachen Schwämmen, Kanäle innerhalb der Körperwand bei komplexeren Schwämmen, und Kammern, die in den komplexesten Schwämmen im ganzen Körper verstreut sind). Während Pinakozyten die Außenseite des Schwamms auskleiden, neigen Choanozyten dazu, bestimmte innere Teile des Schwammkörpers auszukleiden, die das Mesohyl umgeben. Die Struktur eines Choanozyten ist entscheidend für seine Funktion, nämlich einen Wasserstrom durch den Schwamm zu erzeugen und Nahrungspartikel durch Phagozytose einzufangen und aufzunehmen. Beachten Sie die Ähnlichkeit im Aussehen zwischen Schwamm-Choanozyten und Choanoflagellaten (Protista). Diese Ähnlichkeit legt nahe, dass Schwämme und Choanoflagellaten eng verwandt sind und wahrscheinlich eine gemeinsame Vorfahren haben. Der Zellkörper ist in Mesohyl eingebettet und enthält alle für die normale Zellfunktion notwendigen Organellen, aber in den „offenen Raum“ im Inneren des Schwamms ragt ein netzartiger Kragen aus Mikrovilli mit einem einzelnen Flagellum in der Mitte der Säule. Die kumulative Wirkung der Geißeln aller Choanozyten unterstützt die Bewegung des Wassers durch den Schwamm: Wasser durch die zahlreichen Ostien in den Schwamm, in die von Choanozyten ausgekleideten Räume und schließlich durch das Osculum (oder Osculi) herausziehen. In der Zwischenzeit werden Nahrungspartikel, einschließlich wassergetragener Bakterien und Algen, vom siebartigen Kragen der Choanozyten aufgefangen, rutschen in den Zellkörper, werden durch Phagozytose aufgenommen und in einer Nahrungsvakuole eingeschlossen. Schließlich differenzieren sich Choanozyten zu Spermien für die sexuelle Fortpflanzung, wo sie aus dem Mesohyl gelöst werden und den Schwamm mit ausgestoßenem Wasser durch das Osculum verlassen.

Sehen Sie sich dieses Video an, um die Bewegung des Wassers durch den Schwammkörper zu sehen. Beachten Sie, dass das Video keinen Kommentar enthält.

Die zweiten entscheidenden Zellen in Schwämmen heißen Amöbozyten (oder Archaeozyten), benannt nach der Tatsache, dass sie sich amöbenartig durch das Mesohyl bewegen. Amöbozyten haben eine Vielzahl von Funktionen: Nährstoffe von Choanozyten an andere Zellen innerhalb des Schwamms zu liefern, Eier für die sexuelle Fortpflanzung hervorzubringen (die im Mesohyl verbleiben), phagozytierte Spermien von Choanozyten zu Eiern zu transportieren und in spezifischere Zelltypen zu differenzieren. Einige dieser spezifischeren Zelltypen umfassen Kollenzien und Lophozyten, die das kollagenähnliche Protein produzieren, um das Mesohyl zu erhalten, Sklerozyten, die in einigen Schwämmen Spiculae produzieren, und Spongozyten, die das Protein Spongin in den meisten Schwämmen produzieren. Diese Zellen produzieren Kollagen, um die Konsistenz des Mesohyls zu erhalten. Die verschiedenen Zelltypen in Schwämmen sind in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2. Der (a) grundlegende Körperplan des Schwamms und (b) einige der spezialisierten Zelltypen, die in Schwämmen vorkommen, werden gezeigt.

Übungsfrage

Welche der folgenden Aussagen ist falsch?

  1. Choanozyten haben Flagellen, die Wasser durch den Körper treiben.
  2. Pinakozyten können sich in jeden Zelltyp verwandeln.
  3. Lophozyten sezernieren Kollagen.
  4. Porozyten steuern den Wasserfluss durch die Poren im Schwammkörper.

Bei manchen Schwämmen Sklerozyten kleine absondern Spiculae in das Mesohyl, die je nach Schwammtyp entweder aus Kalziumkarbonat oder Kieselsäure bestehen. Diese Spiculae dienen dazu, dem Schwammkörper zusätzliche Steifigkeit zu verleihen. Darüber hinaus können Spicula, wenn sie äußerlich vorhanden sind, Raubtiere abwehren. Eine andere Art von Protein, Spongin, kann auch im Mesohyl einiger Schwämme vorhanden sein.

Das Vorhandensein und die Zusammensetzung von Spicula/Spongin sind die Unterscheidungsmerkmale der drei Schwammklassen (in Abbildung 3 dargestellt): Klasse Calcarea enthält Kalziumkarbonat-Spitzeln und kein Spongin, Klasse Hexactinellida enthält sechsstrahlige kieselhaltige Spiculae und kein Spongin und Klasse Demospongia enthält Spongin und kann, falls vorhanden, Spicula aufweisen oder nicht, diese Spicula sind silikatisch. Am auffälligsten sind die Ährchen in der Klasse Hexactinellida, der Ordnung der Glasschwämme. Einige der Spiculae können riesige Ausmaße annehmen (im Verhältnis zum typischen Größenbereich von Glasschwämmen von 3 bis 10 mm), wie in zu sehen ist Monorhaphis chuni, die bis zu 3 m lang wird.

Abbildung 3. (a) Clathrina Clathrus gehört zur Klasse Calcarea, (b) Staurocalyptus spp. (allgemeiner Name: gelber Picasso-Schwamm) gehört zur Klasse Hexactinellida, und (c) Acarnus erithacus gehört zur Klasse Demospongia. (Credit a: Änderung der Arbeit von Parent Géry Credit b: Änderung der Arbeit des Monterey Bay Aquarium Research Institute, NOAA Credit c: Änderung der Arbeit des Sanctuary Integrated Monitoring Network, Monterey Bay National Marine Sanctuary, NOAA)


Größte evolutionäre Studie zu Schwämmen wirft neues Licht auf die Evolution der Tiere

Laut einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Molekularbiologie und Evolution, sind die meisten Gene, die an komplexen Prozessen beteiligt sind, in Schwämmen vorhanden. Die Erstautorin des Artikels ist Ana Riesgo, Juan de la Cierva-Forscherin am Department of Animal Biology und am Biodiversity Research Institute (IRBio) der Universität Barcelona. Schwämme oder Porifera – es gibt derzeit über 8.000 bekannte Arten – sind der basalste Stamm der Metazoen. Sie repräsentieren eine reiche Tiervielfalt, die auf der ganzen Welt zu finden ist, vom tropischen Klima bis zu den arktischen Polen, und sie sind ein ausgezeichnetes Modell, um die Evolution der Metazoen zu studieren.

Der Artikel wurde auch von Experten der University of Alberta (Kanada) und der Harvard University (USA) verfasst.

Transkriptom: das Studium der Genexpression

Der Artikel stellt die bisher größte Sequenzierungsstudie zu den Genen von Vertretern von acht Schwammgattungen dar, die alle vier derzeit anerkannten Schwammklassen abdecken. Genauer gesagt wurden analysierte Arten Aphrocallistes vastus (Klasse Hexactinellida), Chondrilla nucula, Ircinia fasciculata, Petrosia ficiformis, Spongilla lacustris, Pseudospongosorites suberitoides (Klasse Demospongiae), Sycon coactum (Klasse Kalk) y Corticium Kandelaber (Klasse Homoscleromorpha). Diese Arten repräsentieren vielfältige Lebensräume: von der Tiefsee bis zu Süßwasserseen und Flüssen.

Die Forschergruppe hat das Transkriptom dieser Spezies analysiert, also die Menge aller mRNA-Moleküle, die Genexpressionsprofile des Genoms widerspiegeln. Ana Riesgo erklärt: "Bisher kannten wir nur das Genom und das Transkriptom von Amphimedon Queenslandica und Oscarella carmela." "Die Studie analysierte das Genom dieser acht Arten und führte eine vergleichende Analyse tierischer Gene durch, die für die Signalübertragung, die neuronale und Ionenleitung, die Epithelien, die Immunität und die Fortpflanzung wichtig sind, die die grundlegenden Funktionen der Vielzelligkeit sind", fügt sie hinzu.

Überraschende genetische Komplexität

Die Studie identifiziert eine breite Palette von Genen – die zuvor mit komplexen Strukturen bei höheren Tieren in Verbindung gebracht wurden – die in Schwämmen angeblich nicht vorhanden waren. Zum Beispiel die Gattung Kortikium nutzt auch das Gen DMRT1 für die Geschlechtsbestimmung wurde angenommen, dass dieses Gen nur in komplexeren Metazoen (Reptilien, Vögel, Säugetiere usw.) vorhanden ist.

Homoskleromorphe Schwämme wurden schon immer als eher Metazoen als Schwämmen angesehen. Ana Riesgo erklärt, dass "sie komplexere morphologische Eigenschaften haben als andere Schwämme und im Fall von Kortikium, sie folgen dem gleichen Prozess der Gametogenese wie Nesseltiere." Darüber hinaus ist das Vorhandensein von DMRT1 Gen, das auch bei Nesseltieren vorkommt, bestätigt "die große Heterogenität der Schwämme trotz ihrer einfachen Morphologie", bestätigt der Experte.

Ein weiterer bemerkenswerter Befund ist der Nachweis von Glutamatrezeptor-Genen (iGluRs) – die an der schnellen Übertragung von physiologischen Reaktionen beteiligt sind – in Schwämmen Corticium, Sycon, und Iricinia. Obwohl immer angenommen wurde, dass Schwämme so einfach sind, dass ihre Reaktionen auf Reize minimal sind, identifiziert die Studie einige Gene, die bei komplexeren Tieren an der Nervenleitung beteiligt sind: „Dies beweist, dass die Reaktionen von Schwämmen auf Umweltveränderungen oder physikalische Reize komplexer sein können als gedacht", betont Ana Riesgo, die auch am Projekt Actiquim mit dem Schwerpunkt chemische Ökologie in der Antarktis beteiligt ist.

Neuartige Genfunktionen während der gesamten Evolution

Fast alle in Schwämmen identifizierten Gene haben bei Metazoen komplexere Funktionen. Dennoch ist die Genkombination und -regulation wichtiger als die Genpräsenz in der Zeitskala der Evolution. Bei Schwämmen scheinen Gene an grundlegenderen Strukturen beteiligt zu sein. Ana Riesgo weist darauf hin, dass "die Funktion vieler dieser Gene unbekannt ist. Wahrscheinlich haben die Gene, die wir von anderen Tieren kennen, in Schwämmen eine andere Funktion und wurden später für die uns bekannte Funktion kooptiert." Die Bestimmung der Genfunktion in Schwämmen ist die nächste Herausforderung.

Der in der Zeitschrift veröffentlichte Artikel Molekularbiologie und Evolution bietet den Rahmen für die Aufstellung neuer Hypothesen über die phylogenetischen Beziehungen zwischen Poriferanen, die Bestimmung der Genfunktion in Schwämmen und die frühe Evolution der molekularen Komplexität in Metazoen.


15.2 Schwämme und Nesseltiere

Das Reich der Tiere wird informell in wirbellose Tiere ohne Rückgrat und Wirbeltiere mit Rückgrat unterteilt. Obwohl wir Wirbeltiere im Allgemeinen am besten kennen, sind die allermeisten Tierarten, etwa 95 Prozent, Wirbellose. Wirbellose umfassen eine riesige Vielfalt von Tieren, Millionen von Arten in etwa 32 Stämmen, die wir hier nur anfassen können.

Schwämme und Nesseltiere sind die einfachsten Tiere. Schwämme scheinen ein frühes Stadium der Vielzelligkeit in der Tiergruppe darzustellen. Obwohl sie spezialisierte Zellen für bestimmte Funktionen haben, fehlt ihnen echtes Gewebe, in dem spezialisierte Zellen in funktionelle Gruppen organisiert sind. Schwämme ähneln dem, was die Vorfahren der Tiere gewesen sein könnten: koloniale, begeißelte Protisten. Die Nesseltiere oder die Quallen und ihre Verwandten sind die einfachste Tiergruppe, die echtes Gewebe aufweist, obwohl sie nur zwei Gewebeschichten besitzen.

Schwämme

Tiere im Unterreich Parazoa stellen die einfachsten Tiere dar und umfassen die Schwämme oder den Stamm Porifera (Abbildung 15.8). Alle Schwämme sind Wasserschwämme und die meisten Arten sind marin. Schwämme leben in engem Kontakt mit Wasser, das bei der Nahrungsaufnahme, beim Gasaustausch und bei der Ausscheidung eine Rolle spielt. Ein Großteil der Körperstruktur des Schwamms ist darauf ausgerichtet, Wasser durch den Körper zu bewegen, damit er Nahrung herausfiltern, gelösten Sauerstoff aufnehmen und Abfallstoffe beseitigen kann.

Der Körper der einfachsten Schwämme hat die Form eines Zylinders mit einem großen zentralen Hohlraum, dem Spongocoel. Wasser dringt aus zahlreichen Poren in der Körperwand in das Spongocoel ein. Wasser fließt durch eine große Öffnung, das Osculum genannt, aus (Abbildung 15.9). Schwämme weisen jedoch eine Vielzahl von Körperformen auf, die sich in der Größe und Verzweigung des Spongocoels, der Anzahl der Osculi und der Lage der Zellen, die Nahrung aus dem Wasser filtern, unterscheiden.

Schwämme bestehen aus einer äußeren Schicht abgeflachter Zellen und einer inneren Zellschicht namens Choanozyten, die durch eine geleeartige Substanz namens Mesohyl getrennt sind. Das Mesohyl enthält eingebettete amöboide Zellen, die winzige Nadeln, sogenannte Spicules oder Proteinfasern, absondern, die dem Schwamm seine strukturelle Stärke verleihen. Der Zellkörper der Choanozyten ist in Mesohyl eingebettet, aber in das Spongocoel ragt ein netzartiger Kragen, der ein einzelnes Flagellum umgibt. Das Schlagen der Geißeln aller Choanozyten bewegt Wasser durch den Schwamm. Nahrungspartikel werden im Schleim, der vom siebartigen Kragen der Choanozyten produziert wird, eingeschlossen und durch Phagozytose aufgenommen. Dieser Vorgang wird als intrazelluläre Verdauung bezeichnet. Amöbozyten nehmen in Nahrungsvakuolen der Choanozyten umgepackte Nährstoffe auf und geben sie an andere Zellen im Schwamm ab.

Physiologische Prozesse in Schwämmen

Trotz ihrer fehlenden Komplexität sind Schwämme eindeutig erfolgreiche Organismen, die seit mehr als einer halben Milliarde Jahre auf der Erde bestehen. Da es kein echtes Verdauungssystem gibt, sind Schwämme für ihre Energieaufnahme auf die intrazellulären Verdauungsprozesse ihrer Choanozyten angewiesen. Die Grenze dieser Art der Verdauung besteht darin, dass Nahrungspartikel kleiner sein müssen als einzelne Zellen. Gasaustausch, Zirkulation und Ausscheidung erfolgen durch Diffusion zwischen Zellen und dem Wasser.

Schwämme vermehren sich sowohl sexuell als auch ungeschlechtlich. Die asexuelle Fortpflanzung erfolgt entweder durch Fragmentierung (bei der ein Stück des Schwamms abbricht und sich zu einem neuen Individuum entwickelt) oder durch Knospung (ein Auswuchs des Elternteils, der sich schließlich ablöst). Eine Art der asexuellen Fortpflanzung, die nur bei Süßwasserschwämmen zu finden ist, erfolgt durch die Bildung von Gemmules, Zellhaufen, die von einer harten äußeren Schicht umgeben sind. Gemmules überleben feindliche Umgebungen und können sich an einem Substrat festsetzen und zu einem neuen Schwamm heranwachsen.

Schwämme sind einhäusig (oder hermaphroditisch), was bedeutet, dass ein Individuum sowohl Eier als auch Spermien produzieren kann. Schwämme können nacheinander hermaphroditisch sein und produzieren zuerst Eier und später Spermien. Eier entstehen aus Amöbozyten und werden im Spongocoel zurückgehalten, während Spermien aus Choanozyten entstehen und durch das Osculum ausgestoßen werden. Von Wasserströmungen getragene Spermien befruchten die Eier anderer Schwämme. Die frühe Larvenentwicklung findet innerhalb des Schwamms statt, und frei schwimmende Larven werden dann durch das Osculum freigesetzt. Dies ist das einzige Mal, dass Schwämme Mobilität zeigen. Schwämme sind als Erwachsene sitzend und verbringen ihr Leben an einem festen Untergrund.

Konzepte in Aktion

Sehen Sie sich dieses Video an, das die Fütterung von Schwämmen zeigt.

Nesseltiere

Der Stamm Cnidaria umfasst Tiere, die radiale oder biradiale Symmetrie aufweisen und diploblastisch sind. Fast alle (etwa 99 Prozent) Nesseltiere sind Meerestiere. Nesseltiere haben spezialisierte Zellen, die als Nesselzellen ("Nesselzellen") bekannt sind und Organellen enthalten, die Nematozysten genannt werden. Diese Zellen konzentrieren sich um den Mund und die Tentakel des Tieres und können Beute mit Giftstoffen immobilisieren. Nematozysten enthalten gewundene Fäden, die Widerhaken tragen können. Die Außenwand der Zelle hat einen haarähnlichen Vorsprung, der berührungsempfindlich ist. Bei Berührung feuern die Zellen die toxinhaltigen gewundenen Fäden ab, die das Raubtier oder die Beute durchdringen und betäuben können (siehe Abbildung 15.10).

Nesseltiere weisen zwei unterschiedliche Körperpläne auf: Polyp oder „Stiel“ und Medusa oder „Glocke“ (Abbildung 15.11). Beispiele für die Polypenform sind Süßwasserarten der Gattung Hydra vielleicht die bekanntesten medusoiden Tiere sind die Quallen (Quallen). Polypen sind als Erwachsene sitzend, mit einer einzigen Öffnung zum Verdauungssystem (dem Mund), die nach oben zeigt und von Tentakeln umgeben ist. Medusen sind beweglich, wobei der Mund und die Tentakel am glockenförmigen Körper hängen. Bei anderen Nesseltieren gibt es sowohl eine Polypen- als auch eine Medusenform, und der Lebenszyklus wechselt zwischen diesen Formen.

Physiologische Prozesse von Nesseltieren

Alle Nesseltiere haben zwei Gewebeschichten. Die äußere Schicht wird als Epidermis bezeichnet, während die innere Schicht als Gastrodermis bezeichnet wird und die Verdauungshöhle auskleidet. Zwischen diesen beiden Schichten befindet sich eine nicht lebende, geleeartige Mesoglea. In jeder Gewebeschicht gibt es differenzierte Zelltypen wie Nervenzellen, Enzym-sezernierende Zellen und nährstoffabsorbierende Zellen sowie interzelluläre Verbindungen zwischen den Zellen. Organe und Organsysteme sind jedoch in diesem Stamm nicht vorhanden.

Das Nervensystem ist primitiv, mit Nervenzellen, die in einem Netzwerk über den Körper verstreut sind. Die Funktion der Nervenzellen besteht darin, Signale von Sinneszellen und zu kontraktilen Zellen zu übertragen. Gruppen von Zellen im Nervennetz bilden Nervenstränge, die für eine schnellere Übertragung unerlässlich sein können. Nesseltiere führen eine extrazelluläre Verdauung durch, wobei die Verdauung durch intrazelluläre Verdauungsprozesse abgeschlossen wird. Nahrung wird in die gastrovaskuläre Höhle aufgenommen, Enzyme werden in die Höhle abgesondert und die Zellen, die die Höhle auskleiden, absorbieren die Nährstoffprodukte des extrazellulären Verdauungsprozesses. Die gastrovaskuläre Höhle hat nur eine Öffnung, die sowohl als Mund als auch als Anus dient (ein unvollständiges Verdauungssystem). Wie die Schwämme tauschen Nesseltierzellen Sauerstoff, Kohlendioxid und stickstoffhaltige Abfälle durch Diffusion zwischen Zellen in der Epidermis und der Gastrodermis mit Wasser aus.

Nesseltiere Vielfalt

Der Stamm Cnidaria enthält etwa 10.000 beschriebene Arten, die in vier Klassen unterteilt sind: Anthozoa, Scyphozoa, Cubozoa und Hydrozoa.

Die Klasse Anthozoa umfasst alle Nesseltiere, die nur einen sessilen Polypenbauplan aufweisen, dh es gibt kein Medusenstadium in ihrem Lebenszyklus. Beispiele sind Seeanemonen, Seebuchten und Korallen mit einer geschätzten Anzahl von 6.100 beschriebenen Arten. Seeanemonen sind meist hell gefärbt und können einen Durchmesser von 1,8 bis 10 cm erreichen. Diese Tiere haben normalerweise eine zylindrische Form und sind an einem Substrat befestigt. Eine Mundöffnung ist von Tentakeln umgeben, die Nesselzellen tragen (Abb. 15.12).

Scyphozoen umfassen alle Quallen und sind beweglich und ausschließlich marin mit etwa 200 beschriebenen Arten. Die Medusa ist das dominierende Stadium im Lebenszyklus, obwohl es auch ein Polypenstadium gibt. Die Arten reichen von 2 cm Länge bis zu den größten Scyphozoen-Arten, Cyanea capillata, 2 m breit. Quallen weisen eine charakteristische glockenartige Körperform auf (Abbildung 15.13).

Konzepte in Aktion

Verwenden Sie dieses Video, um die Lebenszyklusstadien von Gelees zu identifizieren.

Die Klasse Cubozoa umfasst Gelees, die einen quadratischen Querschnitt haben und daher als "Quallenquallen" bekannt sind. Diese Arten können Größen von 15–25 cm erreichen. Cubozoen sind anatomisch den Quallen ähnlich. Ein prominenter Unterschied zwischen den beiden Klassen ist die Anordnung der Tentakel. Cubozoen haben an den Ecken des quadratischen Glockendachs muskuläre Pads, die Pedalia genannt werden, mit einem oder mehreren Tentakeln, die an jedem Pedalium befestigt sind. In einigen Fällen kann sich das Verdauungssystem bis in die Pedalia erstrecken. Cubozoen existieren typischerweise in einer Polypenform, die sich aus einer Larve entwickelt. Die Polypen können austreiben, um mehr Polypen zu bilden und sich dann in die medusoiden Formen umzuwandeln.

Konzepte in Aktion

Sehen Sie sich dieses Video an, um mehr über die tödlichen Giftstoffe der Quallen zu erfahren.

Hydrozoa umfasst fast 3.500 Arten, von denen 2 die meisten marin sind. Die meisten Arten dieser Klasse haben in ihrem Lebenszyklus sowohl Polypen- als auch Medusenformen. Viele Hydrozoen bilden Kolonien, die aus Zweigen spezialisierter Polypen bestehen, die sich eine gastrovaskuläre Höhle teilen. Kolonien können auch frei schweben und sowohl Medusen- als auch Polypenindividuen in der Kolonie enthalten, wie im portugiesischen Man O’War (Physialie) oder By-the-Wind-Segler (Velella). Andere Arten sind solitäre Polypen oder solitäre Medusen. Allen diesen Arten ist gemeinsam, dass ihre Gonaden aus epidermalem Gewebe stammen, während sie bei allen anderen Nesseltieren aus gastrodermalem Gewebe stammen (Abb. 15.14 .).ab).


Link zum Lernen

Machen Sie eine hautnahe Tour durch den Schwamm und seine Zellen.

Wie wir gesehen haben, werden die meisten Schwämme von kleinen knochenähnlichen Spiculae (meist winzige spitze Strukturen aus Calciumcarbonat oder Kieselsäure) im Mesohyl. Spicules unterstützen den Körper des Schwamms und können auch Raubtiere abschrecken. Das Vorhandensein und die Zusammensetzung von Spicula bilden die Grundlage für die Unterscheidung von drei der vier Schwammklassen ((Abbildung)). Schwämme der Klasse Calcarea produzieren Kalziumkarbonat-Spiegel und kein Spongin. Die Schwämme der Klasse Hexactinellida produzieren sechsstrahlige kieselartige (glasartige) Spikulen und keine Spongin und diejenigen der Klasse Demospongia enthalten Spongin und können, falls vorhanden, Stacheln aufweisen oder nicht, diese Spicula sind silikatisch. Schwämme dieser letzten Klasse wurden als Badeschwämme verwendet. Am auffälligsten sind Spikulen in den Glasschwämmen der Klasse Hexactinellida vorhanden. Einige der Spiculae können gigantische Ausmaße annehmen. Im Vergleich zu typischen Glasschwamm-Spiegeln, deren Größe im Allgemeinen zwischen 3 und 10 mm liegt, sind einige der basale Spiculae des Hexaktinellid Monorhaphis chuni sind riesig und werden bis zu 3 Meter lang! Die Glasschwämme sind auch insofern ungewöhnlich, als die meisten ihrer Körperzellen zu einem verschmolzen sind mehrkerniges Syncytium. Da ihre Zellen auf diese Weise miteinander verbunden sind, haben die Hexactinellid-Schwämme kein Mesohyl. Eine vierte Klasse von Schwämmen, die Sclerospongiae, wurde von Arten beschrieben, die in Unterwassertunneln entdeckt wurden. Diese werden nach ihren vielschichtigen Kalziumkarbonat-Skeletten auch Korallenschwämme genannt. Eine Datierung basierend auf der Ablagerungsrate der Skelettschichten legt nahe, dass einige dieser Schwämme Hunderte von Jahren alt sind.



Schwämme: Definition, Eigenschaften und Lebensraum | Stamm Porifera

In diesem Artikel werden wir über Schwämme diskutieren:- 1. Taxonomischer Rückblick auf Schwämme 2. Definition und Herkunft von Schwämmen 3. Allgemeine Merkmale 4. Lebensraum 5. Strukturelle Besonderheiten 6. Entwicklung 7. Affinitäten 8. Regeneration 9. Phylogenie.

  1. Taxonomischer Rückblick auf Schwämme
  2. Definition und Herkunft von Schwämmen
  3. Allgemeine Eigenschaften von Schwämmen
  4. Lebensraum von Schwämmen
  5. Strukturelle Besonderheiten von Schwämmen
  6. Entwicklung von Schwämmen
  7. Affinitäten von Schwämmen
  8. Regeneration in Schwämmen
  9. Phylogenie der Schwämme

1. Taxonomischer Rückblick auf Schwämme:

Bis zum 18. Jahrhundert galten Schwämme nicht als Tiere. Ellis (1775) begründete die tierische Natur der Schwämme. Linnaeus, Lamarck und Cuvier betrachteten die Schwämme als mit Anthozoenpolypen verwandt und schlossen die Schwämme in Zoophyten oder Polypen ein.

Schwämme wurden während eines Großteils des neunzehnten Jahrhunderts zu den Coelenteraten gezählt, obwohl de Blainville (1816) vorschlug, Schwämme von Coelenteraten zu trennen und eine Gruppe von Spongiaria mit einer Beziehung zu Protozoen kreierte. R. E. Grant (1825) untersuchte die Morphologie und Physiologie der Schwämme genauer und nannte die Gruppe Porifera.

Huxley (1875) und Sollas (1884) wollten die Schwämme von höheren Metazoen trennen. Diese Ansichten wurden bis Mitte des 20. Jahrhunderts ignoriert, wo sie als separater Seitenzweig “Parazoa” behandelt wurden. Die Schwämme stellen einen parazoischen Körperbau dar, bei dem echte embryonale Keimblätter fehlen.

Tuzet (1963) vertrat die Ansicht, dass Schwämme zwar viele primitive Merkmale besitzen (wie Zellulosegrad der Körperorganisation, Gasaustausch und Reaktion auf äußere Reize die einzelligen Protozoen-ähnlichen Tiere darstellen), doch besteht kein Zweifel, dass sie in direkter Form sind Evolutionslinie der Metazoen.

Bowerbank und Norman (1882), Hyman (1940), Hartman und Goreau (1970, 75), Berquist (1978, 85), Barnes (1980), Meglitsch und Schram (1991), Anderson (1998) und Brusca und Brusca (2003 .) ) klassifizierte die Porifera in 3 Klassen, aber eine neue Klasse Sclerospongiae, die vor einigen Jahrzehnten hinzugefügt wurde, aber einige Jahre später abgelehnt wurde.

2. Definition und Herkunft von Schwämmen:

Porifera sind asymmetrische oder oberflächlich radialsymmetrische Metazoen mit zellulärem Organisationsgrad ohne Gewebe, Organe und mit einem porösen Körper und einem von Choanozyten ausgekleideten Kanalsystem.

3. Allgemeine Eigenschaften von Schwämmen:

1. Alle sind aquatisch, meistens marin (98%), aber einige sind Süßwasser (Fam. Spongillidae).

2. Sie sind sessile und sesshafte Tiere.

3. Körper entweder asymmetrisch oder etwas radialsymmetrisch im Erwachsenenstadium.

4. Mehrzellige Organismen mit Zellorganisationsgrad ohne echtes Gewebe.

5. Der Körper ist von zahlreichen, winzigen Inhalationsporen durchlöchert – die Öffnungen für das Eindringen von Wasser, daher der Name der Gruppe Porifera.

6. Die Wand von Schwämmen besteht aus einem äußeren Epithel, genannt Pinacoderm, das aus flachen, polygonalen Zellen besteht, den Pinaco-Zellen, und einer inneren einzelnen Epithelschicht, die mikrovilliäre, geißel- und shylierte Choanozyten, das sogenannte Choanoderm, enthält. Beiden Zellschichten fehlen die Basalmembranen oder die Basallamina, kommen aber in anderen Metazoenepithelien vor.

7. Vorhandensein einer mittleren gallertartigen, nicht lebenden Schicht, die amöboide Zellen und unterstützende Skelettelemente enthält, die Schicht wird Mesohyl oder Mesenhychym genannt. Das Mesohyl entspricht dem Bindegewebe anderer Metazoen.

8. Das Innere von Schwämmen hat einen einzigen Hohlraum, der als Spongocoel oder paragastrischer Hohlraum bezeichnet wird, der die mikrovilen Choanozyten auskleidet und in den meisten Fällen durch die Faltung der Spongocoelwand eine komplexe Struktur (Kanalsystem) bildet Wasser durch die Kanäle und transportiert Nahrung und Sauerstoff.

9. Der Körper wird durch ein inneres Skelett aus kalk- oder kieselhaltigen Stacheln oder kollagenen Fasern namens Spongin gestärkt.

10. Keine bestimmten Organe und Systeme.

11. Kein Mund und Darm. Alle sind Filtrierer. Verdauung intrazellulär.

12. Muskeln und Nervenzellen fehlen.

13. Alle Schwämme besitzen Regenerationskraft.

14. Die Zellen von Schwämmen zeigen ein hohes Maß an Eigenständigkeit.

15. Fortpflanzung sowohl asexuell als auch sexuell.

16. Die ungeschlechtliche Fortpflanzung erfolgt durch Fragmentierung oder durch Herstellung von Gemmeln oder Knospen. Sexuelle Fortpflanzung durch Spermien und Eizellen.

18. Düngung intern.

19. Spaltung vollständig und radial.

20. Fehlen bestimmter Keimblätter, die das diagnostische Merkmal von Metazoen sind.

21. Zwei Arten von begeißelten Larvenformen werden bei Schwämmen beobachtet - Amphiblastula-Larve und Parenchymula-Larve (auch Parenchymella genannt).

4. Lebensraum von Schwämmen :

Der Stamm Porifera umfasst fast 8500 beschriebene Arten.

Die meisten von ihnen sind marin, mit Ausnahme von 150 Süßwasserschwämmen der Familie 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.


Abschnittszusammenfassung

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


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