Porifera. Prof. Márcio Reis Custódio Depto. Fisiologia Geral Instituto de Biociências / USP. Biologia Celular de Invertebrados Marinhos

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1 Porifera Prof. Márcio Reis Custódio Depto. Fisiologia Geral Instituto de Biociências / USP Biologia Celular de Invertebrados Marinhos

2 Filogenia - Metazoa Inferiores Parazoa Porifera Eumetazoa Cnidaria Mollusca Arthropoda Echinodermata Metazoa (multicelulares) Protozoa (unicelulares) Ancestral fungi-like (?) Coanoflagelados (?) Metazoa Organismo multicelular, composto por células diplóides. Meiose gamética, produzindo óvulos e espermatozóides haplóides. Produção de matriz extracelular com colágeno. Diferenciação somática. Chordata

3 Filo Porifera Esponjas 1231: Blackfriars Church 1530: Pote com esponjas (Turquia) Definição: 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.)

4 Origens Escala de Tempo Linhagem Humana (~10 m) Mamíferos (~180 m) Dinossauros (~230 m) Peixes (~500 m) Porifera (~1000 m) Milhões de anos

5 Origens ~ 300 Milhões de anos Escala de Tempo Eucariota Cenozóico Mesozóico Paleozóico Metazoa Pré-Cambriano Procariota Protozoa Porifera Cambriano Cambriano Milhões de anos Sucesso evolutivo Ctenophora (?) Brachiospongia Archaeocyatha Fósseis (Cambriano) cifonauta.cebimar.usp.br

6 Origens Esponja (Polymastia) Colônia de (Desmarella) coanoflagelados Cnidario (Mastigias) - Fisiologia baseada em células (~15-20 tipos) - Diferenciação nem sempre é terminal - Linhagens somáticas e germinativas não são isoladas - A maioria das células é móvel (amebóide) - Plasticidade estrutural e funcional - Sem tempo de vida determinado Características ~ unicelulares

7 Origens Esponja (Polymastia) Colônia de (Desmarella) Cnidario (Mastigias) coanoflagelados - Matriz extracelular complexa - Especialização celular Características ~ multicelulares - Coordenação - Reconhecimento self / nonself

8 Porifera = Metazoario Reconhecimento self / nonself Reconhec Reagregação & Regeneração Células isoladas Agregados Indivíduo A Barreira Primorfos Esponjas Indivíduo B Regeneração Adesão

9 Tipos celulares Arque Arqueócitos Macrófagos ativos (partículas e outras células) Também secretam colágeno Totipotentes: originam todos os outros tipos celulares (semelhante as células-tronco em vertebrados) Núcleo Nucléolo marcado e citoplasma vacuolizado

10 Tipos celulares Lofóc Lofócitos Secretam a matriz extracelular Colágeno fibrilar Núcleo Rastro de colágeno

11 Tipos celulares Esclerócitos Escle Secretam o esqueleto inorgânico Secre Espículas Carbonato de cálcio Sílica Microscleras (menores) Espículas: divididas em 2 classes Espícu Função Tamanh o Nomenclatura segundo a forma Nomen ~ 230 tipos diferentes Megascleras (maiores)

12 Tipos celulares Esclerócitos Formação das espículas Formaç Cálcio Secreção extracelular Sílica Secreção intracelular Filamento axial de proteína (Silicateína) Esclerócito Filamento axial núcleo Espícula (óxea)

13 Tipos celulares Espon Espongócitos Formação das fibras Esqueleto orgânico Esque Colágeno (espongina)

14 Tipos celulares Pinacócitos Revestimento Dispostas em camada unicelular Sem lâmina basal desenvolvida Contato direto com o meio externo Podem também fagocitar alimento Pinacoderme Pinacócito

15 Tipos celulares Coanócitos Flageladas Dispostas em camada unicelular Sempre em grupos Câmaras coanocitárias Coanócitos Câmara coanocitária

16 Organização geral Ósculo Poro Canal inalante Canal exalante Câmara coanocitária Eficientes Até L / Kg / Dia * * Vogel, 1977; Müller et al,

17 Organização geral Leuconóide Siconóide Asconóide Ósculo Ósculo Ósculo Átrio Poro Poro Poro Mais comum Mais eficiente Coanócitos Não há relação evolutiva!!

18 Fisiologia Nutri Nutrição Matéria dissolvida até partículas (< 50 μm) Bactéria Digestão Dige Intracelular Participação de microorganismos associados Câmara coanocitária Coanócitos

19 Fisiologia Micro-organismos associados MicroCélula Algas Protozoários Fungos Bactérias Aplysina archeri Fundamentais Bactérias ~ 70% do peso seco Mantidas pelas esponjas Específicas Espec Célula Poribactérias Aplysina cavernicola

20 Fisiologia Trocas gasosas Difusão Tecidos pouco densos Muito irrigadas Excre Excreção Canais Superfícies

21 Associações Outros organismos Cnidários Equinodermos Moluscos Crustáceos Peixes Nutrição Defesa

22 Fisiologia Reprodução Pouco conhecida Variada Sexuada (liberação de gametas) Mesmo indivíduo Assexuada Brotamento Gêmulas Fragmentação A partir de tamanhos pequenos Não há uma fase jovem ou imatura

23 Óvulo Reprodução Espermatozóides Sexuada Maioria hermafrodita Maioria com fecundação interna Filtração Maioria vivípara Larvas Macho Fêmea Smoking sponges Larvas Fixação (óvulos já fecundados) Xestospongia (espermatozóides)

24 Reprodução Assexu Assexuada Brotamento Brotos Tethya sp.

25 Reprodução Assexu Assexuada Gêmulas Micrópila Gêmulas Espículas + colágeno Células (tesócitos) Resistentes!

26 Reprodução Assexu Assexuada Fragmentação Individualidade? Um indivíduo Todo material recoberto por uma pinacoderme contínua Não existe colônia de esponja! Fragmento Rolamento Fixação Chondrosia

27 Archaeocyata (extinto) Taxonomia Cerca de espécies descritas Total estimado: > espécies! Filo Porifera Calcarea 1 Classe Archaeocyata extinta Calcarea 4 Classes Hexactinellida Hexactinellida atuais Homoscleromorpha Homoscleromorpha Demospongiae mais comum... Demospongiae

28 Taxonomia Classe Calcarea Espículas de Carbonato de Cálcio Tamanho geralmente pequeno Triactinas Clathrina Comuns até ~300 metros de profundidade Grantessa Sycon

29 Taxonomia Classe Hexactinellida Espículas de sílica com seis raios Esponjas de vidro Organização celular sincicial Grandes profundidades (até metros) Hexactina Euplectella

30 Taxonomia Classe Homoscleromorpha Recente como Classe (~2012) Pequena (~80 espécies) Pseudocorticium jarrei Oscarella viridis Pinacócitos flagelados Membrana basal Membra Pinacoderme Colágeno tipo IV (!) Esqueleto Esque Sílica Esparso Pinacoderme Imagens: G. Muricy

31 Taxonomia Classe Demospongiae Maior grupo (~95% das espécies) Maiores tamanhos Esqueleto variado

32 Taxonomia - Demospongiae Tropical (Fernado de Noronha) Ocorr Ocorrência Polar (Antárctica) ~ espécies Todas as latitudes Todas as profundidades Zona Entremarés (Bahia) Zonas Batiais-Abissais (Oceano Índico >1700m)

33 Taxonomia - Demospongiae Drulia (Manaus) Esponjas de água doce Espon Comuns Ephydatia (Niquin, AL) Espécies Mundo: 220 Brasil: 52 Metania (Manaus) São Paulo: 6 Metania spinata (Lassance, MG) Radiospongilla (Mauá, RJ)

34 Taxonomia - Demospongiae Identi Identificação Complexa: Comp 13 ordens 1000 gêneros Apenas ~ 500 considerados válidos Baseada em: Basea Tipos de esqueleto Organização do esqueleto Características gerais do animal

35 Taxonomia - Demospongiae Brusca & Brusca. Invertebrados (2a edição) Identi Identificação Coleta Confundidas com: Confund Algas carnosas Briozoários Ascídias Esponja (Hemimycale) Ascídia (Didemnidae)

36 Taxonomia - Demospongiae Cole Coleta Anotar dados de campo Fotografia - se possível Fragmento representativo Menores - Recolher com substrato Fixação - Álcool Inicial - Mínimo 3 vezes o volume de material Manter espécimes separados Lâminas de espículas Cortes do tecido

37 Taxonomia - Demospongiae Tipos de esqueleto Tipo Microscleras Papel secundário Toxa Menores Oxiesferáster Micróexa Anisoquela Sigma Esterráster

38 Taxonomia - Demospongiae Óxea Tipos de esqueleto Tipo Megascleras Principais Estilo Maiores Até vários cm! Tiloto Triênio

39 Taxonomia - Demospongiae Tipos de esqueleto Tipo Megascleras Algumas bem maiores Monoraphis chuni (~ m) 2,45 m

40 Dysidea Taxonomia - Demospongiae Tipos de esqueleto Tipo Fibras de colágeno ( espongina ) Tamanhos variados Aplysina Às veze vezes contendo: Espículas Detritos Aplysina Ircinia

41 Taxonomia - Demospongiae Organização do esqueleto Organi Combinações variadas Confuso Axial Reticulado Fibras reticuladas Hierarquia na organização Fibras primárias Fibras secundárias Fibras terciárias

42 Taxonomia - Demospongiae Cor, for forma, textura e consistência As mais variadas possíveis...

43 Interesse - Pesquisa básica Células isoladas Agregados Bons modelos Primorfos Esponjas Evolução da multicelularidade Reconhecimento celular Adesão Regeneração Diferenciação e desdiferenciação Envelhecimento

44 Interesse - Pesquisa aplicada Perfurantes de calcário Cliona Gêneros Cliona e Aka Gêner Afetam recifes de corais Infestam c cultivos de mariscos Queda de produtividade

45 Interesse - Pesquisa aplicada Culti Cultivo Esponjas de banho Esponj Usadas desde a antiguidade ~ : Epidemias Atualmente com preços elevados Mercado de esponjas (1938)

46 Interesse - Pesquisa aplicada Células isoladas Culti Cultivo Como? Agregados Regeneração Primorfos Esponjas Regeneração Adesão

47 Interesse - Pesquisa aplicada Culti Cultivo Como? Gêneros: Spongia ou Hippospongia Pohnpei (SGP Project) (ocorrem no Nordeste) Flutuadores Cordas Cortes

48 Interesse - Pesquisa aplicada Comp Compostos Mais Mais promissoras!! ~ spp ~ 33% do total ( ) Blunt et al. 2015

49 Interesse - Pesquisa aplicada Comp Compostos Não usuais: Bioativos:

50 Interesse - Pesquisa aplicada Comp Compostos Reações alérgicas Reaçõ Tedania ignis Neofibularia nolitangere Neofibularia irata Tedania ignis Causas Espículas Espíc Envelope orgânico Inflamação Compo Compostos e.g. Tedanolides Citotóxicos (Isbister & Hooper 2005)

51 Companhias de Biotecnologia Interesse - Pesquisa aplicada Ativid Atividades Antibacteriana Antifúngica Antiviral Antimitótica Tumorogênica Citotóxica Outras... (Alemanha) $$$$!!!!! (Holanda) Produtos Avarol Dysidea avara Contignasterol Petrosia contignata Arabinosideos Tectitethya crypta Cytosar Acyclovir (Spongouridina) Vidarabine (Spongotimidina) AZT Tectitethya crypta Inibidores específicos: Ácido Okadaico Halichondria okadai (inibidor de fosfatases) Prorocentrum (dinoflagelado simbionte)

52 Interesse - Pesquisa aplicada Euplectella Biomin Biomineralização Semicondutores Sílica Fibras óticas

53 Interesse - Pesquisa aplicada Transmissão de dados Fibra ótica Fonte de luz Espícula Espícula

54 Interesse aplicado (para as esponjas) Observação Tethya Algas simbiontes (Ostreobium sp.) Comprovação (Gaino & Sarà 1994) (Brümmer et al 2008)

55 Aula Prática - Identificação de Esponjas - 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 A - Drenar o excesso e pingar 2-3 gotas de água destilada A - Drenar o excesso e cobrir com uma lamínula A - Observar no microscópio (ou lupa) e identificar os frascos com as espécies descritas no roteiro Material - Cinco espécies diferentes (A, B, C, D, E) Ao final da aula, entregar uma lista com os nomes dos participantes e as identificações (ex. Frasco A = Espécie X; Frasco B = Espécie Y;...) (uma das espécies tem apenas esqueleto de fibras de colágeno)

56 Procura-se Esponjas de água doce de São Paulo Informações sobre o paradeiro: mcust@usp.br

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