porifera - oceanteacher

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)

Procura-se

Esponjas de água doce de São Paulo

Informações sobre o paradeiro: mcust@usp.br