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Metamorphosis in the Cnidaria

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Abstract:



The free-living stages of sedentary organisms are an adaptation that enables immobile species to exploit scattered or transient ecological niches. In the Cnidaria the task of prospecting for and identifying a congenial habitat is consigned to tiny planula larvae or larva-like buds, stages that actually transform into the sessile polyp. However, the sensory equipment of these larvae does not qualify them to locate an appropriate habitat from a distance. They therefore depend on a hierarchy of key stimuli indicative of an environment that is congenial to them; this is exemplified by genera of the Anthozoa (Nematostella, Acropora), Scyphozoa (Cassiopea), and Hydrozoa (Coryne, Proboscidactyla, Hydractinia). In many instances the final stimulus that triggers settlement and metamorphosis derives from substrate-borne bacteria or other biogenic cues which can be explored by mechanochemical sensory cells. Upon stimulation, the sensory cells release, or cause the release of, internal signals such as neuropeptides that can spread throughout the body, triggering decomposition of the larval tissue and acquisition of an adult cellular inventory. Progenitor cells may be preprogrammed to adopt their new tasks quickly. Gregarious settlement favours the exchange of alleles, but also can be a cause of civil war. A rare and spatially restricted substrate must be defended. Cnidarians are able to discriminate between isogeneic and allogeneic members of a community, and may use particular nematocysts to eliminate allogeneic competitors. Paradigms for most of the issues addressed are provided by the hydroid genus Hydractinia.

Chez les organismes sédentaires, les stades libres sont des adaptations qui permettent aux espèces immobiles d'exploiter des niches écologiques fragmentées ou temporaires. Chez les cnidaires, la recherche et la reconnaissance d'un habitat convenable sont restreintes aux minuscules larves planula ou aux bourgeons larvaires, stades qui donneront éventuellement des polypes sessiles. Cependant, ces larves ne possèdent pas les structures sensorielles nécessaires au repérage à distance d'un habitat approprié. Elles dépendent donc de toute une hiérarchie de stimulus clés propres à leur indiquer qu'elles sont en présence d'un habitat qui leur convient. On trouve des exemples de cette situation chez certains anthozoaires (Nematostella, Acropora), scyphozoaires (Cassiopea) et hydrozoaires (Coryne, Proboscidactyla, Hydractinia). Dans plusieurs cas, le dernier stimulus qui déclenche l'établissement et la métamorphose vient de bactéries transportées par le substrat ou d'autres signaux biogéniques qui peuvent être explorés par les cellules sensorielles sensibles aux stimulus mécaniques et chimiques. Au moment de la stimulation, les cellules libèrent ou facilitent la libération des signaux internes, tels que des neuropeptides, qui peuvent envahir tout le corps et déclencher la décomposition des tissus larvaires et l'acquisition des cellules adultes. Les cellules progénitrices peuvent être pré-programmées pour s'adapter rapidement à leurs nouvelles fonctions. Les établissements en groupes facilitent les échanges d'allèles, mais peuvent aussi entraîner des guerres civiles. Il s'agit de défendre un substrat rare et restreint. Les cnidaires sont capables de faire la distinction entre les membres allogènes et les membres isogènes de leur communauté et peuvent utiliser des nématocystes spécialisés pour éliminer leurs compétiteurs allogènes. Dans la plupart des questions examinées ici, les paradigmes sont fournis par l'étude de l'hydroïde Hydractinia.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2002

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