メジャー向け生物学II

5月 7, 2021
admin

学習成果

  • 最も単純な多細胞生物の組織の特徴を説明できる

少なくとも5000種の名前がついており、まだ分類されていないものも数千あると考えられている海綿です。 最も単純な海綿の形態は、不規則な円筒形をしており、円筒の内側には大きな空洞である海綿質があります(図1)。 海綿体内部には、体壁に開けられた無数の孔(オスティア)から水が入り込む。 海綿骨に入った水は、オシュラムと呼ばれる共通の大きな開口部を通って排出される。 しかし、海綿動物には、海綿腔の大きさや形、体壁内の食室の数や配置など、さまざまな体型の多様性があることに注目したい。 ある種の海綿では、中央の海綿から複数の食道が開いており、他の海綿では、互いにつながるいくつかの食道が、侵入孔と海綿の間にあるかもしれない。

海綿は真の組織層構成を示さないが、異なる機能に特化した異なる細胞タイプからなる、多くの機能「組織」を持っている。 例えば、ピナコサイトと呼ばれる上皮のような細胞がピナコダームと呼ばれる一番外側の体を形成し、私たちの表皮と同様の保護機能を果たしている。 また、ピナコダームには、スポンジの体内に水を入れるためのオスティアが点在している。 この孔があるため、海綿動物門は「多孔質海綿動物門」と呼ばれるようになった。 ある種のスポンジでは、ポロサイトという単一のチューブ状の細胞が形成しており、これが弁となってスポンジオイルへの水の流れを調節している。 他の海綿動物では、海綿の体壁のひだによってオスティアが形成されている。 海綿の外層と餌室の間には、コラーゲン繊維を含む中膜と呼ばれるゼリー状の物質がある。 メソヒルの中には、スポンジの「幹細胞」であるアメーバ細胞や、骨格を作る強膜細胞など、さまざまな種類の細胞が存在する。 ゲル状のメソヒルは内骨格のような働きをし、スポンジの筒状の形態を維持している。

スポンジ内部の食室は襟細胞(chuanocytes)で覆われている。 襟細胞の構造は、スポンジ内に指向性のある水流を発生させ、食作用によって微小な食物粒子を捕捉して摂取するという機能にとって重要である。 この摂食細胞は、単細胞の襟鞭毛虫(Protista)に外観が似ている。 この類似性から、海綿と襟鞭毛虫は近縁で、共通の祖先を持つ可能性が高い。 襟鞭毛虫の本体はメソヒルに埋め込まれており、通常の細胞機能に必要なすべての小器官が含まれている。 餌室内の “オープンスペース “に突き出ているのは、微絨毛からなる網目状の襟で、その中心には1本の鞭毛がある。 鞭毛は、すべての絨毛細胞から打ち出され、水を無数の孔から海綿体内に引き込み、絨毛細胞で囲まれた空間に入り、最終的に孔(海綿が付着したコロニーからなる場合は孔)を通じて外に出る。 水中のバクテリア、藻類などの単細胞生物、動物性の原生生物などの食物は、桑白細胞の篩い分けによって捕捉され、細胞本体に向かって滑り落ち、貪食作用によって摂取される。 また、襟細胞はもう一つの驚くべき機能を持っている。

海綿体内の水の動きを動画でご覧ください。

アメーバ細胞(幹細胞様のアーキサイトに由来)は、アメーバのように中層を移動するのでその名がつきました。 アメーバ細胞には様々な機能がある。 アメーバ細胞は、チョアノサイトから海綿体内の他の細胞に栄養を送るほか、有性生殖のための卵を産むなど、さまざまな機能を持っている。 (卵はメゾヒルの中に残り、精子は水中に放出される)。 アメーバ細胞は、コラーゲン細胞やロフォサイトなど、海綿の他の種類の細胞に分化し、中骨を支えるコラーゲン様タンパク質を生産する。 アメーバ細胞はまた、一部の海綿でスピキュール(シリカや炭酸カルシウムの骨格突起)を産生するスクレロサイトや、大部分の海綿でスポンジンというタンパク質を産生するスポンジサイトも生み出すことができる。 図1.4625>

パートaは、壺状のスポンジの断面を示している。 中央の開口部はスポンジオイルと呼ばれます。 本体はメソヒルと呼ばれるゲル状の物質で満たされている。 本体内にはオスティアと呼ばれる孔があり、水がスポンジコアの中に入ってくる。 水は、上部のオシュラムと呼ばれる開口部から排出される。 bは、海綿体の拡大図である。 外側はピナコサイトと呼ばれる細胞で覆われており、これが皮膚を形成している。 ピナコサイトは、貪食作用によって大きな餌の粒を食べる。 内面には、鞭毛を持ち、体内で水を動かすチョアノサイトと呼ばれる細胞が並んでいる。 中膜は外表面と内表面の間に挟まれている。 この層には、さまざまな種類の細胞が存在する。 コラーゲンを分泌するロフォサイト、さまざまな働きをするアメーバサイト、卵母細胞など、さまざまな種類の細胞がこの層に存在する。 硬膜細胞は、シリカの小柱を作り、スポンジ本体の外側に出ている。

図1.海綿体内部にあるポロサイトという中空のチューブ状の細胞は、オスティアを通る水の動きを制御している。 海綿の(a)基本的なボディプランと(b)海綿に見られる特殊な細胞型の一部を示す。

練習問題

次の記述のうち、誤っているものはどれか。

  1. コアノサイトは鞭毛を持ち、体内で水を推進する。
  2. パイナコサイトは任意の細胞型に変化することができる。
  3. Porocytesは、海綿体の孔を通して水の流れを制御する。
Show Answer

Statement b is false.

Take an close video tour through the sponge and its cells.

これまで見てきたように、ほとんどの海綿は、中生の小さな骨のような棘突起(通常は炭酸カルシウムやシリカでできた小さな尖った構造物)で支えられています。 小柱は海綿体の支えとなり、また捕食の抑止にもなります。 図2)

カルカレア綱の海綿は炭酸カルシウムの細孔をもち、スポンジンはもたない。 この分類の海綿は浴用スポンジとして利用されている。 棘突起はガラスカイメン(Hexactinellida綱)で最も顕著に見られる。 なかには巨大なものもある。 例えば、一般的なガラスカイメンの棘突起は3〜10mm程度であるが、ヘキサクチネル属のMonorhaphis chuniの基底棘突起は巨大で3mに達するものもある。 また、ガラスカイメンは、体細胞のほとんどが融合して多核の合胞体を形成している珍しい生物である。

海底トンネルで発見された種から、第4の海綿動物群である硬化海綿体が記載されました。 炭酸カルシウムの骨格が何層にも重なっていることから、珊瑚海綿とも呼ばれています。

写真AはClathrina clathrusという黄色い海綿で、糸のようなものがたくさん集まって網目状に見える。 写真BはStauroclayptusで、クリーム色で水差し状のスポンジです。 写真Cは、火山のような突起を持つ扁平なオレンジ色のスポンジ、Acarnus erthacus(アカルナス エルサカス)。 火山のような突起の真ん中には孔が開いている。 いくつかの海綿の分類(a)Clathrina clathrusはCalcarea綱に、(b)Staurocalyptus spp.(一般名:黄色ピカソ海綿)はHexactinellida綱に、(c)Acarnus erithacusはDemospongia綱に属している。 (credit a: Parent Géryによる作業の改変、credit b: Monterey Bay Aquarium Research Institute, NOAAによる作業の改変、credit c: Sanctuary Integrated Monitoring Network, Monterey Bay National Marine Sanctuary, NOAA)
対話型海綿ガイドを使って、外形、ミネラル骨格、繊維、骨格構造に基づいて海綿の種類を特定することができるようになりました。

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