Phylum Porifera (Esponjas)

Phylum Porifera (Esponjas)

• Son multicelulares con células diferenciadas para varias funciones
• Algunas de estas células se organizan en tejidos incipientes
• El cuerpo tiene poros (ostias), canales y cámaras que forman un sistema de corrientes de agua
• Las esponjas dependen de las corrientes de agua para obtener alimento y oxígeno
• En su mayoría son marinas y todas son acuáticas
• Pueden tener simetría radial o ninguna simetría
• Su superficie externa está formada por pinacocitos planos
• La mayoría de las superficies interiores están cubiertas de coanocitos, que son células de collar flageladas que crean corrientes de agua
• El mesohilo, una matriz proteica gelatinosa, contiene amebocitos de varios tipos y elementos esqueléticos
• La estructura esquelética está compuesta de colágeno fibrilar y espículas cristalinas calcáreas o silíceas, a menudo combinadas con espongina (colágeno modificado)
• Sin órganos ni tejidos verdaderos
• La digestión es intracelular
• La excreción y respiración ocurren por difusión
• Las esponjas celulares reaccionan a estímulos locales e independientes
• Las esponjas de vidrio sincitiales muestran señales eléctricas
• El sistema nervioso está probablemente ausente
• Los adultos son sésiles, adheridos al sustrato
• La reproducción asexual ocurre por yemas o gémulas
• La reproducción sexual ocurre por óvulos y espermatozoides
• La mayoría tienen larvas flageladas de vida libre

Introducción a los Metazoos

• Los metazoos son eucariotas multicelulares heterótrofos que se alimentan por ingestión
• Su fecundación es anisogámica
• Experimentan meiosis gamética
• Tienen un ciclo de vida diploide
• Son potencialmente móviles, con proteínas contráctiles en su citoplasma
• Pasan por un estado de blástula en su desarrollo embrionario
• Las células pueden permanecer unidas por una proteína extracelular, el colágeno
• Al ser pluricelulares:
  • Permite la especialización celular
  • Aumenta el tamaño del cuerpo, disminuyendo los depredadores y aumentando la complejidad
• Los metazoos se dividen en dos niveles de organización:
  • Parazoos: Sin tejidos verdaderos; poríferos
  • Eumetazoos: Con tejidos verdaderos

Poríferos

• Son metazoos diblásticos con simetría radial primaria que a menudo desaparece
• Son acuáticos; la mayoría son marinos (15,000 especies descritas)
• Algunas especies viven en agua salobre y alrededor de 150 viven en agua dulce
• Los adultos son sésiles e inmóviles, pero a veces muestran ligeras contracciones superficiales
• Exhiben diversas formas como globosa, incrustante, ramificada y en forma de copa, dependiendo del sustrato, profundidad, espacio y tipo de agua
• Muchas especies de esponjas tienen colores brillantes debido a los pigmentos en sus células dérmicas
• Los colores como el naranja, verde y morado son comunes, y su tamaño oscila entre 1-2 cm y 2 m de longitud

Anatomía de la Esponja

• Los poríferos carecen de tejidos y órganos bien definidos
• Su cuerpo consta de una cavidad interna llamada atrio o espongocele, que se abre al exterior a través de un ósculo
• Una característica clave es la estructura porosa con ostiolos y una red canalicular para la circulación del agua
• Las esponjas se alimentan recolectando partículas suspendidas del agua que bombean a través de sistemas de canales internos
• El agua entra por los poros de entrada en la capa externa celular, el pinacodermo
• Los poros de entrada, ostias dérmicas, miden aproximadamente 50 µm de diámetro
• El agua se mueve más allá de los coanocitos, donde las partículas de alimento se recogen en el collar del coanocito
• El collar está hecho de microvellosidades espaciadas a 0,1 µm de distancia
• El collar actúa como un filtro para la alimentación por suspensión
• Las esponjas consumen partículas de alimento (detritus, plancton y bacterias) de 0,1 µm a 50 µm sin selectividad
• Las partículas pequeñas (80% del carbono orgánico particulado) son absorbidas por los coanocitos por fagocitosis
• Los coanocitos pueden adquirir moléculas de proteína por pinocitosis
• Los pinacocitos y arqueocitos juegan un papel en la alimentación
• Las esponjas absorben nutrientes disueltos del agua
• La captura de alimentos depende del movimiento del agua

Diseños del Cuerpo de la Esponja

• Existen tres diseños de cuerpo principales que varían en la ubicación de los coanocitos:
  • Asconoide: Coanocitos en una gran cámara, la espongocele
  • Siconoide: Coanocitos en los canales
  • Leuconoide: Coanocitos en cámaras distintas
• Estos diseños muestran una mayor complejidad y eficiencia en el sistema de bombeo de agua, pero no implican una secuencia evolutiva
• El diseño leuconoide tiene una alta proporción de área de superficie flagelada a volumen de tejido celular, satisfaciendo eficientemente las necesidades de alimentos
• El diseño leuconoide ha evolucionado de forma independiente muchas veces en las esponjas

Tipos de Células

• Las células de la esponja están dispuestas libremente en una matriz gelatinosa llamada mesohilo o mesénquima
• El mesohilo contiene fibrillas, elementos esqueléticos y células ameboides
• La ausencia de tejidos u órganos significa que todos los procesos deben ocurrir a nivel celular
• La respiración y la excreción se producen por difusión celular
• Las esponjas de agua dulce expulsan el exceso de agua a través de vacuolas contráctiles en arqueocitos y coanocitos

Coanocitos

• Revisten los canales y las cámaras flageladas
• Son células ovoides con un extremo incrustado en el mesohilo y el otro expuesto
• El extremo expuesto tiene un flagelo rodeado por un collar
• El collar se compone de microvellosidades que están estructuradas como un dispositivo de filtrado fino
• El flagelo late, lo que arrastra el agua a través del collar
• Las partículas grandes quedan atrapadas en el moco secretado del collar
• Las partículas se deslizan hacia la base del collar donde son fagocitadas
• Las partículas grandes son filtradas por poros dérmicos y prosopilos
• Los alimentos se pasan a un arqueocito vecino para su digestión
• La digestión es completamente intracelular, sin una cavidad intestinal extracelular
• Los coanocitos tienen un papel en la reproducción sexual

Arqueocitos

• Son células ameboides en el mesohilo que funcionan de maneras diferentes
• Pueden fagocitar partículas en el pinacodermo y recibir partículas de los coanocitos para la digestión
• Pueden diferenciarse en otros tipos de células especializadas

Pinacocitos

• Son la aproximación más cercana a un tejido verdadero en las esponjas
• Estas células delgadas y planas cubren la superficie exterior y algunas superficies interiores de las esponjas
• Pueden tener forma de T, extendiéndose sus cuerpos celulares hacia el mesohilo
• La capa de pinacocitos no forma un epitelio verdadero porque carece de una membrana basal
• Los pinacocitos pueden capturar partículas de alimento por fagocitosis
• Son contráctiles, ayudando a regular el área de la superficie de la esponja
• Convertirse en miocitos contráctiles ayuda a regular la velocidad del flujo de agua alrededor de los ósculos o poros

Otros Tipos de Células

• Esclerocitos: Secretan espículas
• Espongocitos: Secretan fibras de espongina del esqueleto
• Colenocitos: Secretan colágeno fibrilar
• Lofocitos: Secretan grandes cantidades de colágeno, pero son morfológicamente distinguibles de los colenocitos

Actividades y Respuestas de las Esponjas

• Comportamientos observables de las esponjas:
  • Cambios de forma
  • Contracciones locales
  • Contracciones propagadas
  • Cierre y apertura de poros
• Los poros de entrada se cierran en respuesta a sedimentos o condiciones adversas
• El cierre de los ósculos es una respuesta común
• La comunicación eléctrica se ha demostrado en el tejido sincitial de las esponjas hexactinélidas
• Algunos zoólogos sugieren la coordinación a través de sustancias transportadas por las corrientes de agua

Esqueleto

• Los elementos esqueléticos son de dos tipos: orgánicos (fibras de espongina) e inorgánicos
• Los orgánicos son siempre colágeno
• Los inorgánicos son silíceos (dióxido de silicio hidratado) o calcáreos (carbonato de calcio como calcita o aragonito)
• Las esponjas son los únicos animales que utilizan sílice hidratada como material esquelético
• Las espículas pueden ser microscleras (pequeñas) o megascleras (grandes)
• Las demospongias y los hexactinélidos tienen ambos tipos
• Las esponjas calcáreas a menudo tienen solo megascleras
• Los términos que designan el número de ejes en una espícula terminan con el sufijo -axon (ej. monaxon, triaxon)
• Los términos que designan el número de radios terminan con los sufijos -actine o -actinal (ej. monactinal, hexactinal, tetractinal)

Regeneración y Reproducción

• Las esponjas tienen una capacidad para reparar lesiones y restaurar partes perdidas, conocido como regeneración
• Ocurre embriogénesis somática, una reorganización de la estructura y función celular
• La fragmentación puede generar nuevos individuos mediante embriogénesis somática, requiriendo que las células expresen su potencial al aislarse
• La reproducción asexual ocurre por:
  • Regeneración por fragmentación
  • Formación de yemas (externas o internas llamadas gémulas)
• La reproducción sexual ocurre en la mayoría de las esponjas que son monoicas, producen espermatozoides y ovocitos
• Las esponjas pueden ser vivíparas (retienen cigoto y liberan larva) u ovíparas (liberación de gametos al agua con fecundación externa)
• Se presentan dos tipos de larvas en el desarrollo larvario: parenquímula y estomoblástula (calcáreas y demospongiae)

Esqueleto de la Esponja

• El esqueleto interno de las esponjas puede estar formado por:
  • Espículas
  • Fibras de espongina que forman una red espacial tridimensional
  • Ambos: espículas y fibras de espongina

Clasificación Taxonómica

• Las esponjas se clasifican en cuatro clases:
  • Clase Calcarea: Todas las especies son vivíparas, con metamorfosis que incluye migración celular para formar cámaras de coanocitos, generando una etapa juvenil llamada olynthus. Se caracterizan por espículas calcáreas cristalizadas como calcita, con 1, 3 o 4 radios, y pueden tener organización asconoide, siconoide o leucoide.
  • Clase Hexactinellida (Esponjas de vidrio): En su mayoría vivíparas,. Poseen espículas silíceas con tres o seis radios, habitan en gran profundidad(450-900 m), y presentan anatomía sincitial.
  • Clase Demospongiae: Especies vivíparas y ovíparas. Poseen larvas celoblástula, parenquímula y disesferula. Presentan espículas silíceas monoaxonas o tetraxonas, o una malla de fibras de espongina, organización leuconoide y se encuentran a cualquier profundidad. Es el grupo más diverso.
  • Clase Homocleromorpha: Larva cinctoblástula ciliada, con una membrana basal semejante a la de los metazoos. Estudios recientes han ascendido a este grupo a la categoría de poríferos.
• La clase Sclerospongiae fue abandonada en los años 90, incluyendo sus especies en las clases Calcarea y Demospongiae