Physiology of coordination in sponges

$50.00 plus tax (Refund Policy)

Buy Article:

Abstract:

All multicellular organisms need a means of communicating between cells and between regions of the body. The evolution of a nervous system, by the Cnidaria, provided a fast means of communication and enabled the colonization of rapidly changing environments. Sponges, the descendants of the first multicellular animals, lack nerves but nevertheless have a number of different systems that allow coordinated behaviour, albeit rather slow coordinated behaviour. It is from elements within these systems that the origins of the nervous and endocrine systems, the grand organizing principles of higher animals, seem likely to have appeared. Electrical activity has not been found in cellular sponges, yet local contractions are elicited in response to a variety of stimuli and, in some cases, contractions propagate across the body to control the hydrodynamics of the feeding current. The mechanism of propagation is thought to involve hormones or a combination of other signaling molecules and direct mechanical action of one cell on the next, leading to increased intracellular calcium. In other instances cellular sponges respond to stress, such as heat shock, by elevating intracellular calcium by way of second messengers such as cyclic ADP-ribose. Electrical communication, well known in plants and protists, was first demonstrated in a sponge in 1997. Hexactinellids (glass sponges), which arrest their feeding current within 20 s of mechanical or electrical stimulation, do so via an electrical impulse that propagates through syncytial tissues. These unusual syncytial tissues are cytoplasmically coupled from outside to inside and top to bottom so that there are no membrane boundaries to impede the electrical currents. Pharmacological tests suggest that Ca2+, rather than Na+, drives the action potential. The conduction velocity is slow (0.27 cm·s–1) and is highly temperature sensitive (Q10 ~3). At present, glass sponges are the only poriferans known to have propagated electrical signals. In addition, reports of directional swimming in sponge larvae, of the rapid and coordinated changes in the tensile strength of the extracellular matrix in Chondrosia Nardo, 1847, and of the rapid closure of ostia of some cellular sponges in response to mechanical stimuli further illustrate the variety of coordinating mechanisms that evolved in the Porifera in the absence of a nervous system.

Tous les organismes multicellulaires ont besoin d'un moyen de communication entre les cellules et entre les différentes régions du corps. L'évolution d'un système nerveux chez les cnidaires a fourni un moyen rapide de communication et a permis la colonisation d'environnements qui changent vite. Les éponges, les descendants des premiers animaux multicellulaires, n'ont pas de nerfs, mais elles possèdent plusieurs systèmes différents qui assurent un comportement coordonné, bien que ce soit un comportement coordonné plutôt lent. C'est vraisemblablement à partir d'éléments de ces systèmes que se sont développés les systèmes nerveux et endocriniens, les grands principes d'organisation chez les animaux supérieurs. On ne trouve pas d'activité électrique chez les éponges cellulaires; il se produit néanmoins des contractions locales en réaction à une variété de stimulus et, dans certains cas, les contractions peuvent se propager à travers le corps afin de contrôler l'hydrodynamique du courant alimentaire. On croit que le mécanisme de propagation implique des hormones ou une combinaison d'autres molécules de signalisation, ainsi que l'action mécanique des cellules sur leurs voisines, ce qui augmente le calcium intracellulaire. Dans d'autres cas, les éponges cellulaires réagissent au stress, par exemple à un choc thermique, en accroissant le calcium intracellulaire au moyen de seconds messagers, tels que l'ADP-ribose cyclique. En 1997, on a pu démontrer pour la première fois l'existence de communication électrique, bien connue chez les plantes et les protistes, chez une éponge. Les hexactinelles (éponges de verre), qui interrompent leur courant alimentaire en moins de 20 s après une stimulation mécanique ou électrique, le font au moyen d'une impulsion électrique qui se propage à travers les tissus syncytiaux. Ces curieux tissus syncytiaux sont reliés par leur cytoplasme de l'extérieur à l'intérieur et du haut en bas de manière à ce qu'il n'y ait pas de frontière membranaire pour bloquer les courants électriques. Des tests pharmacologiques indiquent que le Ca2+, plutôt que le Na+, est le moteur du potentiel d'action. La vitesse de conduction est lente (0,27 cm·s–1) et elle est fortement affectée par la température (Q10 ~3). À l'heure actuelle, la transmission des courants électriques n'est signalée que chez les éponges de verre. De plus, on a observé de la nage orientée chez des larves d'éponges, des changements rapides et coordonnés de la force de tension de la matrice extracellulaire chez Chondrosia Nardo, 1847 et la fermeture rapide des ostiums chez certaines éponges cellulaires en réaction aux stimulus mécaniques; ces exemples illustrent davantage la variété de mécanismes de coordination qui se sont développés chez les porifères en l'absence d'un système nerveux.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2006

More about this publication?
  • Published since 1929, this monthly journal reports on primary research contributed by respected international scientists in the broad field of zoology, including behaviour, biochemistry and physiology, developmental biology, ecology, genetics, morphology and ultrastructure, parasitology and pathology, and systematics and evolution. It also invites experts to submit review articles on topics of current interest.
  • Information for Authors
  • Submit a Paper
  • Subscribe to this Title
  • Terms & Conditions
  • Sample Issue
  • Reprints & Permissions
  • ingentaconnect is not responsible for the content or availability of external websites
Related content

Tools

Favourites

Share Content

Access Key

Free Content
Free content
New Content
New content
Open Access Content
Open access content
Subscribed Content
Subscribed content
Free Trial Content
Free trial content
Cookie Policy
X
Cookie Policy
ingentaconnect website makes use of cookies so as to keep track of data that you have filled in. I am Happy with this Find out more