Porifera - OceanTeacher
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Porifera
Prof. Márcio Reis CustódioDepto. Fisiologia Geral
Instituto de Biociências / USP
Biologia Celular deInvertebrados Marinhos
Filogenia - Metazoa “Inferiores”
Metazoa• Organismo multicelular, composto por células diplóides.• Meiose gamética, produzindo óvulos e espermatozóides haplóides.• Produção de matriz extracelular com colágeno.• Diferenciação somática.
Porifera
Ancestral fungi-like (?)
Chordata
EumetazoaParazoa
Mollusca Arthropoda EchinodermataCnidaria
Coanoflagelados (?)
Protozoa (unicelulares)
Metazoa (multicelulares)
Porifera
Animais sésseis e filtradores que se utilizam de uma única camada de células flageladas para bombear água através do corpo
(Bergquist, PR (1978): Sponges. Hutchinson & Co, 268 pags.)
1231: Blackfriars Church 1530: Pote com esponjas (Turquia)
Definição:
Esponjas
Filo
Escala de Tempo
Origens
Peixes (~500 m)
Porifera (~1000 m)
Dinossauros (~230 m)
Mamíferos (~180 m)
Linhagem Humana (~10 m)
Milhões de anos
0 250 500 750 1000
Porifera
Milhões de anos0 250 500 750 1000
Metazoa Protozoa
Eucariota Procariota
~ 300 Milhões de anos
Paleozóico
Origens
Pré-CambrianoMesozóicoCenozóico
Cambriano
Cambriano Sucesso evolutivo
ArchaeocyathaBrachiospongia
Fósseis (Cambriano) cifonauta.cebimar.usp.br
Ctenophora
(?)
Escala de Tempo
- Fisiologia baseada em células (~15-20 tipos)
- Plasticidade estrutural e funcional
- Diferenciação nem sempre é terminal
- Linhagens somáticas e germinativas não são isoladas
- Sem tempo de vida determinado
- A maioria das células é móvel (amebóide)
Colônia de coanoflagelados (Desmarella)
Esponja (Polymastia)Cnidario (Mastigias)
Características ~ unicelulares
Origens
Origens
- Matriz extracelular complexa
- Especialização celular
- Coordenação
- Reconhecimento self / nonself
Características ~ multicelulares
Colônia de coanoflagelados (Desmarella)
Esponja (Polymastia)Cnidario (Mastigias)
Reconhecimento self / nonself
Reagregação & Regeneração
Porifera = Metazoario
Células isoladas
Esponjas
Agregados
AdesãoRegeneração
Primorfos
Indivíduo A
Indivíduo B
Barreira
Reconhec
ArqueócitosArque
Totipotentes: originam todos os outros tipos celulares
Macrófagos ativos (partículas e outras células)
Também secretam colágeno
(semelhante as células-tronco em vertebrados)
Tipos celulares
Nucléolo marcado ecitoplasma vacuolizado
Núcleo
LofócitosLofóc
Secretam a matriz extracelular
Tipos celulares
Colágeno fibrilar
Rastro de colágeno
Núcleo
Microscleras (menores)
~ 230 tipos diferentes
NomenNomenclatura segundo a forma
Tipos celulares
Espículas
EscleEsclerócitos
SecreSecretam o esqueleto inorgânico
Sílica
Carbonato de cálcio
Megascleras (maiores)
EspícuEspículas: divididas em 2 classes
Tamanho
Função
intracelularSecreçãoSílica
Cálcio
(Silicateína)
Filamento axial de proteína
Formação das espículasFormaç
Secreção extracelular
Tipos celulares
Espícula (óxea)
Filamento axial
Esclerócito
Esclerócitos
núcleo
Tipos celulares
Formação das fibras
EspongócitosEspon
Colágeno (espongina)
Esqueleto orgânicoEsque
Pinacócitos
Dispostas em camada unicelular
Podem também fagocitar alimento
Sem lâmina basal desenvolvida
Contato direto com o meio externo
Pinacoderme
Pinacócito
Tipos celulares
Revestimento
Coanócitos
Flageladas
Câmaras coanocitárias
Dispostas em camada unicelular
Sempre em grupos
Coanócitos
Tipos celulares
Câmara coanocitária
Organização geral
Poro
Ósculo
Canal inalanteCanal exalante
Câmara coanocitária
* Vogel, 1977; Müller et al, 1998
Até 24.000 L / Kg / Dia *Eficientes
Não há relação evolutiva!!
Organização geral
Mais eficiente
Mais comum
Átrio
Ósculo
Poro
Ósculo
Poro
Coanócitos
Asconóide
Siconóide
Ósculo
Poro
Leuconóide
Fisiologia
Digestão
Participação de microorganismos associados
Intracelular
Matéria dissolvida até partículas (< 50 μm)Bactéria
CoanócitosCâmara coanocitária
Dige
NutriçãoNutri
Fisiologia
Micro-organismos associadosMicro-
Aplysina archeri
Aplysina cavernicola
Célula
Célula
Bactérias
Algas
Fungos
Bactérias
Protozoários
~ 70% do peso seco
Poribactérias
EspecEspecíficas
Mantidas pelas esponjas
Fundamentais
Fisiologia
ExcreçãoExcre
Difusão Tecidos pouco densos
Canais
Superfícies
TrocasTrocas gasosas
Muito irrigadas
Associações
OutrosOutros organismos
Equinodermos
Crustáceos
Peixes
Moluscos
Nutrição
Defesa
Cnidários
Sexuada
Assexuada
Brotamento
Gêmulas
Reprodução
A partir de tamanhos pequenos
Variada
Pouco conhecida
Mesmo indivíduo
Fragmentação
Fisiologia
Não há uma fase jovem ou imatura
A partir de
(liberação de gametas)
Sexuada
Maioria hermafrodita
Maioria vivípara
Óvulo
Larvas
Espermatozóides
“Smoking sponges”
Fêmea Macho
(óvulos já fecundados)
Fixação
Reprodução
MaioriaMaioria com fecundação interna
Filtração
Larvas
(espermatozóides)Xestospongia
AssexuadaAssexu
Brotamento
Reprodução
Tethya sp.
Brotos
Gêmulas
Resistentes!
Gêmulas
Reprodução
Micrópila
Espículas + colágeno
Células(tesócitos)
AssexuadaAssexu
Fragmentação
Chondrosia
Individualidade?
Todo material recoberto por uma pinacoderme contínua
Reprodução
Não existe colônia de esponja !
Um indivíduo
AssexuadaAssexu
Rolamento
Fixação
Fragmento
Calcarea
Hexactinellida
Demospongiae
4 Classes
Cerca de 8.000 espécies descritasCerca de 8
Filo Porifera
mais comum...
Total estimado: >18.000 espécies !
atuais
1 Classeextinta
Archaeocyata
Archaeocyata(extinto)
Calcarea
Demospongiae
Homoscleromorpha
Hexactinellida
Homoscleromorpha
Taxonomia
Classe CalcareaClasse
Espículas de Carbonato de Cálcio
Tamanho geralmente pequeno
Comuns até ~300 metros de profundidade
Triactinas
Taxonomia
SyconGrantessa
Clathrina
Classe HexactinellidaClasse
Espículas de sílica com seis raios
Grandes profundidades (até 10.000 metros)
Organização celular sincicial
“Esponjas de vidro”
Taxonomia
Hexactina
Euplectella
Recente como Classe (~2012)
Pequena (~80 espécies)
Esqueleto
Taxonomia
Classe HomoscleromorphaClasse
Pinacócitos flagelados
Membrana basal
Colágeno tipo IV (!)
Membra Pinacoderme
Pinacoderme
Imagens: G. Muricy
Pseudocorticium jarrei
Oscarella viridis
Sílica
Esparso
Esque
Maior grupo (~95% das espécies)
Maiores tamanhos
Esqueleto variado
Taxonomia
Classe DemospongiaeClasse
Taxonomia - Demospongiae
OcorrênciaOcorr
Todas as latitudes
~ 7.000 espécies
Polar(Antárctica)
Tropical(Fernado de Noronha)
Zona Entremarés(Bahia)
Zonas Batiais-Abissais(Oceano Índico >1700m)
Todas as profundidades
Taxonomia - Demospongiae
Comuns
Metania spinata (Lassance, MG)
Esponjas de água doceEspon
Ephydatia (Niquin, AL)
Radiospongilla (Mauá, RJ)
Espécies
Mundo: 220
São Paulo: 6
Brasil: 52
Metania (Manaus)
Drulia (Manaus)
13 ordens
1000 gêneros
Baseada em:Basea
Tipos de esqueleto
Organização do esqueleto
Características gerais do animal
IdentificaçãoIdenti
CompComplexa:
Apenas ~ 500 considerados válidos
Taxonomia - Demospongiae
Ascídia (Didemnidae)
Esponja (Hemimycale)
Coleta
Algas carnosas
Briozoários
Ascídias
Confundidas com:Confund
Taxonomia - DemospongiaeBrusca & Brusca. Invertebrados (2a edição)
IdentificaçãoIdenti
Fixação - Álcool
Inicial - Mínimo 3 vezes o volume de material
Manter espécimes separados
Fragmento representativo
Menores - Recolher com substrato
Anotar dados de campo
Fotografia - se possível
ColetaCole
Lâminas de espículas
Cortes do tecido
Taxonomia - Demospongiae
Microscleras
Sigma
Micróexa
Toxa
Anisoquela Esterráster
Oxiesferáster
Menores
Papel secundário
Taxonomia - Demospongiae
Tipos de esqueletoTipo
Maiores
Megascleras
Triênio
Tiloto
Estilo
Óxea
Principais
Até vários cm !
Taxonomia - Demospongiae
Tipos de esqueletoTipo
Megascleras
Algumas bem maiores
Monoraphis chuni (~1500-1700m)
2,45 mTipos de esqueletoTipo
Taxonomia - Demospongiae
Às vezes contendo:
Fibras de colágeno (“espongina”)
Tamanhos variados
Às veze
Espículas
Detritos
Taxonomia - Demospongiae
Tipos de esqueletoTipo
Aplysina
Aplysina
Dysidea
Ircinia
Fibras reticuladas
Reticulado
Axial
Confuso
Fibras secundárias
Taxonomia - Demospongiae
Organização do esqueletoOrgani
Combinações variadas
Fibras primáriasHierarquia na organização
Fibras terciárias
As mais variadaspossíveis...
Cor, forma, textura e consistênciaCor, for
Taxonomia - Demospongiae
Interesse - Pesquisa básica Células isoladas
RegeneraçãoAdesão
Agregados
PrimorfosEsponjas
Bons modelosBons
Evolução da multicelularidade
Reconhecimento celular
Diferenciação e desdiferenciação
Envelhecimento
Perfurantes de calcário
Afetam recifes de corais
Infestam cultivos de mariscosInfestam c
Queda de produtividade
GênerGêneros Cliona e Aka
Cliona
Interesse - Pesquisa aplicada
Esponjas de banhoEsponj
Atualmente com preços elevados
Usadas desde a antiguidade
~1930 - 1950: Epidemias
Mercado de esponjas (1938)
CultivoCulti
Interesse - Pesquisa aplicada
Células isoladas
Esponjas
Agregados
AdesãoRegeneração
Primorfos
Regeneração
Como?
CultivoCulti
Interesse - Pesquisa aplicada
Gêneros: Spongia ou Hippospongia
(ocorrem no Nordeste)
Cortes
Flutuadores
Cordas
Pohnpei (SGP Project)
Como?
CultivoCulti
Interesse - Pesquisa aplicada
Interesse - Pesquisa aplicada
Mais Mais promissoras !!
~ 8.300 spp
~ 33% do total(1963-2013)
Blunt et al. 2015
CompostosComp
Interesse - Pesquisa aplicada
Bioativos:
Não usuais:
CompostosComp
Espículas
Tedania ignis
Neofibularia irata
Neofibularia nolitangere Tedania ignis
Espíc
CompostosCompo
e.g. Tedanolides
Citotóxicos
(Isbister & Hooper 2005)
Reações alérgicasReaçõ
Causas
Envelope orgânico Inflamação
CompostosComp
Interesse - Pesquisa aplicada
$$$$ !!!!!
Inibidores específicos: Ácido Okadaico
Produtos
(inibidor de fosfatases)
Halichondria okadai
Arabinosideos
Avarol
AtividadesAtivid
AntibacterianaAntifúngica
AntiviralAntimitótica
TumorogênicaCitotóxicaOutras...
(Alemanha)
(Holanda)
Companhias de Biotecnologia
Dysidea avara
Contignasterol Petrosia contignata
AZT
AcyclovirTectitethya crypta
Vidarabine
Tectitethya crypta
(Spongouridina)
(Spongotimidina)
Prorocentrum (dinoflagelado simbionte)
Cytosar
Interesse - Pesquisa aplicada
Semicondutores
Fibras óticasSílica
BiomineralizaçãoBiominEuplectella
Interesse - Pesquisa aplicada
Fonte de luzEspícula
Transmissão de dados Fibra ótica
Espícula
Interesse - Pesquisa aplicada
Interesse aplicado (para as esponjas)
Tethya
Algas simbiontes
(Brümmer et al 2008)
(Gaino & Sarà 1994)
(Ostreobium sp.)
Observação
Comprovação
- Retirar um fragmento pequeno (~3-4 mm) de cada uma das esponjas
- Colocar sobre lâminas rotuladas, drenar o excesso do fixador com papel
A
- Pingar 2-3 gotas de água sanitária e aguardar a dissociação
- Drenar o excesso e pingar 2-3 gotas de água destilada
- Drenar o excesso e cobrir com uma lamínula
- Observar no microscópio (ou lupa) e identificar os frascos com as espécies descritas no roteiro
A
A
A
Aula Prática - Identificação de Esponjas
Material - Cinco espécies diferentes (A, B, C, D, E)
Ao final da aula, entregar uma lista com os nomes dos participantese as identificações (ex. Frasco A = Espécie X; Frasco B = Espécie Y;...)
(uma das espécies tem apenas esqueleto de fibras de colágeno)