OpenStax: Biologie

Filumul Cnidaria include animale care prezintă simetrie radială sau biradială și sunt diploblastice, adică se dezvoltă din două straturi embrionare. Aproape toate (aproximativ 99 la sută) cnidariile sunt specii marine.

Cnidariile conțin celule specializate cunoscute sub numele de cnidocite („celule înțepătoare”) care conțin organite numite nematociste (înțepătoare). Aceste celule sunt prezente în jurul gurii și tentaculelor și au rolul de a imobiliza prada cu ajutorul toxinelor conținute în celule. Nematocitele conțin fire încolăcite care pot purta barbi. Peretele exterior al celulei are proiecții asemănătoare părului, numite cnidocili, care sunt sensibile la atingere. Se știe că, atunci când sunt atinse, celulele lansează fire spiralate care pot fie să penetreze carnea prăzii sau a prădătorilor de cnidari (a se vedea ), fie să o prindă în capcană. Aceste fire spiralate eliberează toxine în țintă și pot adesea să imobilizeze prada sau să sperie prădătorii.

Figura 1: Animalele din phylum Cnidaria au celule înțepătoare numite cnidocite. Cnidocitele conțin organite mari numite (a) nematociste care stochează un fir încolăcit și o barbă. Atunci când sunt atinse proiecțiile păroase de pe suprafața celulei, (b) firul, barba și o toxină sunt lansate din organite.

Figura 2: Cnidarii au două planuri corporale distincte, meduza (a) și polipul (b). Toate cnidariile au două straturi de membrană, cu o mezoglea gelatinoasă între ele.

Câteva cnidare sunt polimorfe, adică au două planuri corporale în timpul ciclului lor de viață. Un exemplu este hidroidul colonial numit Obelia. Forma polipilor sesili are, de fapt, două tipuri de polipi, prezentate în . Primul este gastrozooidul, care este adaptat pentru capturarea prăzii și hrănire; celălalt tip de polip este gonozooidul, adaptat pentru înmugurirea asexuată a meduzei. Când mugurii de reproducere ajung la maturitate, se desprind și devin meduze care înoată liber, care sunt fie masculi, fie femele (dioice). Meduza masculină produce spermă, în timp ce meduza feminină produce ouă. După fertilizare, zigotul se transformă într-o blastulă, care se dezvoltă într-o larvă de planulă. Larva înoată liber pentru o vreme, dar în cele din urmă se atașează și se formează un nou polip colonial reproducător.

Figura 3: Forma sesilă de Obelia geniculate are două tipuri de polipi: gastrozooizi, care sunt adaptați pentru capturarea prăzii, și gonozooizi, care înmuguresc pentru a produce meduze asexuate.

Toate cnidariile prezintă prezența a două straturi de membrană în corp care derivă din endodermul și ectodermul embrionului. Stratul exterior (din ectoderm) se numește epidermă și căptușește exteriorul animalului, în timp ce stratul interior (din endoderm) se numește gastrodermă și căptușește cavitatea digestivă. Între aceste două straturi de membrană se află un strat conjunctiv nealterat, de tip gelatinos, numit mezoglea. În ceea ce privește complexitatea celulară, cnidarii prezintă prezența unor tipuri de celule diferențiate în fiecare strat tisular, cum ar fi celule nervoase, celule epiteliale contractile, celule care secretă enzime și celule care absorb nutrienți, precum și prezența conexiunilor intercelulare. Cu toate acestea, dezvoltarea organelor sau a sistemelor de organe nu este avansată în acest phylum.

Sistemul nervos este primitiv, cu celule nervoase împrăștiate pe tot corpul. Această rețea nervoasă poate prezenta prezența unor grupuri de celule sub formă de plexuri nervoase (plexuri singulare) sau cordoane nervoase. Celulele nervoase prezintă caracteristici mixte de neuroni motori, precum și de neuroni senzoriali. Moleculele de semnalizare predominante în aceste sisteme nervoase primitive sunt peptidele chimice, care îndeplinesc atât funcții excitatorii, cât și inhibitorii. În ciuda simplității sistemului nervos, acesta coordonează mișcarea tentaculelor, atragerea la gură a prăzii capturate, digestia hranei și expulzarea deșeurilor.

Cnidarii realizează o digestie extracelulară în care hrana este preluată în cavitatea gastrovasculară, enzimele sunt secretate în cavitate, iar celulele care căptușesc cavitatea absorb substanțele nutritive. Cavitatea gastrovasculară are o singură deschidere care servește atât ca gură, cât și ca anus, ceea ce se numește un sistem digestiv incomplet. Celulele cnidiare fac schimb de oxigen și dioxid de carbon prin difuzie între celulele din epidermă și apa din mediul înconjurător și între celulele din gastrodermă și apa din cavitatea gastrovasculară. Lipsa unui sistem circulator care să deplaseze gazele dizolvate limitează grosimea peretelui corpului și face necesară existența unei mezogele neviabile între straturi. Nu există un sistem excretor sau organe, iar deșeurile azotate difuzează pur și simplu din celule în apa din afara animalului sau în cavitatea gastrovasculară. De asemenea, nu există un sistem circulator, astfel încât substanțele nutritive trebuie să se deplaseze de la celulele care le absorb în mucoasa cavității gastrovasculare prin mezoglea către alte celule.

Filoul Cnidaria conține aproximativ 10.000 de specii descrise, împărțite în patru clase: Anthozoa, Scyphozoa, Cubozoa și Hydrozoa. Antozoarele, anemonele de mare și coralii, sunt toate specii sesile, în timp ce scyphozoarele (meduze) și cubozoarele (box jellies) sunt forme înotătoare. Hidrozoarele conțin forme sesile și forme coloniale înotătoare, cum ar fi Man O’ War portughez.

Clasa Anthozoa include toate cnidariile care prezintă doar un plan corporal de polipi; cu alte cuvinte, nu există un stadiu de meduză în cadrul ciclului lor de viață. Printre exemple se numără anemonele de mare (), penele de mare și coralii, cu un număr estimat de 6.100 de specii descrise. Anemonele de mare sunt de obicei viu colorate și pot atinge o dimensiune de 1,8 până la 10 cm în diametru. Aceste animale au, de obicei, o formă cilindrică și sunt atașate de un substrat. O deschidere a gurii este înconjurată de tentacule care poartă cnidocite.

Figura 4: Anemona de mare este prezentată (a) fotografiată și (b) într-o diagramă care îi ilustrează morfologia. (credit a: modificare a lucrării de către „Dancing With Ghosts”/Flickr; credit b: modificare a lucrării de către NOAA)

Gura unei anemone de mare este înconjurată de tentacule care poartă cnidocite. Deschiderea gurii în formă de fantă și faringele sunt căptușite de o canelură numită sifonofor. Faringele este partea musculară a sistemului digestiv care servește atât la ingerarea, cât și la egerarea alimentelor și se poate întinde până la două treimi din lungimea corpului înainte de a se deschide în cavitatea gastrovasculară. Această cavitate este împărțită în mai multe camere prin septuri longitudinale numite mezenterii. Fiecare mezenterie este alcătuită dintr-un strat celular ectodermal și unul endodermal, cu mezoglea intercalată. Mesenteriile nu împart complet cavitatea gastrovasculară, iar cavitățile mai mici se unesc la deschiderea faringiană. Beneficiul adaptativ al mezenteriei pare să fie o creștere a suprafeței pentru absorbția nutrienților și schimbul de gaze.

Anemonele de mare se hrănesc cu pești mici și creveți, de obicei prin imobilizarea prăzii cu ajutorul cnidocitelor. Unele anemone de mare stabilesc o relație mutualistă cu crabii pustnici prin atașarea la carapacea crabului. În această relație, anemona primește particule de hrană de la prada prinsă de crab, iar crabul este protejat de prădători de celulele înțepătoare ale anemonei. Peștii de anemonă, sau peștii clovn, pot trăi în anemonă deoarece sunt imuni la toxinele conținute în nematociste.

Antozoarele rămân polipoide pe tot parcursul vieții lor și se pot reproduce asexuat prin înmugurire sau fragmentare, sau sexual prin producerea de gameți. Ambii gameți sunt produși de polip, care pot fuziona pentru a da naștere unei larve de planulă care înoată liber. Larva se fixează pe un substrat adecvat și se dezvoltă într-un polip sesil.

Clasa Scyphozoa

Clasa Scyphozoa include toate jeleurile și este o clasă de animale exclusiv marine cu aproximativ 200 de specii cunoscute. Caracteristica definitorie a acestei clase este că meduza este stadiul proeminent în ciclul de viață, deși este prezent și un stadiu de polip. Membrii acestei specii au o lungime cuprinsă între 2 și 40 cm, dar cea mai mare specie de scyphozoa, Cyanea capillata, poate atinge o dimensiune de 2 m în diametru. Scyphozoanele prezintă o morfologie caracteristică în formă de clopot ().

Figura 5: O meduză este prezentată (a) fotografiată și (b) într-o diagramă care îi ilustrează morfologia. (credit a: modificare a lucrării de către „Jimg944″/Flickr; credit b: modificare a lucrării de către Mariana Ruiz Villareal)

La meduză, o deschidere a gurii este prezentă pe partea inferioară a animalului, înconjurată de tentacule purtând nematociste. Scyphozoarele trăiesc cea mai mare parte a ciclului lor de viață ca carnivore solitare, care înoată liber. Gura duce la cavitatea gastrovasculară, care poate fi secționată în patru saci interconectați, numiți diverticuli. La unele specii, sistemul digestiv poate fi ramificat și mai mult în canale radiale. La fel ca septurile de la antozoare, celulele gastrovasculare ramificate au două funcții: creșterea suprafeței de absorbție și difuzie a substanțelor nutritive; astfel, mai multe celule sunt în contact direct cu substanțele nutritive din cavitatea gastrovasculară.

La scyphozoare, celulele nervoase sunt împrăștiate pe tot corpul. Neuronii pot fi prezenți chiar și în grupuri numite rhopalia. Aceste animale posedă un inel de mușchi care căptușește cupola corpului, care asigură forța contractilă necesară pentru a înota prin apă. Scyphozoarele sunt animale dioice, adică sexele sunt separate. Gonadele sunt formate din gastrodermă, iar gameții sunt expulzați prin gură. Larvele de planule se formează prin fertilizare externă; ele se depun pe substrat într-o formă polipoidă cunoscută sub numele de scyphistoma. Aceste forme pot produce polipi suplimentari prin înmugurire sau se pot transforma în forma medusoidă. Ciclul de viață () al acestor animale poate fi descris ca fiind polimorf, deoarece ele prezintă atât un plan corporal meduzal, cât și unul polipoid la un moment dat în ciclul lor de viață.

Figura 6: Ciclul de viață al unei meduze include două stadii: stadiul de meduză și stadiul de polip. Polipul se reproduce asexuat prin înmugurire, iar meduza se reproduce pe cale sexuală. (credit „meduză”: modificare a lucrării lui Francesco Crippa)

Clasa Cubozoa

Această clasă include meduzele care au o meduză în formă de cutie, sau un clopot care are o secțiune transversală pătrată; prin urmare, sunt cunoscute în mod colocvial ca „meduze de cutie”. Aceste specii pot atinge dimensiuni de 15-25 cm. Cubozoarele prezintă caracteristici morfologice și anatomice generale care sunt similare cu cele ale scyphozoarelor. O diferență proeminentă între cele două clase este reprezentată de dispunerea tentaculelor. Acesta este cel mai veninos grup dintre toate cnidariile ().

Cubozoarele conțin tampoane musculare numite pedale la colțurile baldachinului pătrat în formă de clopot, cu unul sau mai multe tentacule atașate la fiecare pedală. Aceste animale sunt clasificate ulterior în ordine pe baza prezenței tentaculelor unice sau multiple per pedalium. În unele cazuri, sistemul digestiv se poate extinde în pedalia. Nematocistele pot fi dispuse într-o configurație spiralată de-a lungul tentaculelor; acest aranjament ajută la supunerea și capturarea eficientă a prăzii. Cubozoarele există într-o formă polipoidă care se dezvoltă dintr-o larvă de planulă. Acești polipi prezintă o mobilitate limitată de-a lungul substratului și, la fel ca și scyphozoanele, pot înmuguri pentru a forma mai mulți polipi pentru a coloniza un habitat. Formele polipice se transformă apoi în forme medusoide.

Figura 7: Micuța gelatină cubazoană Malo kingi (a) are formă de degetar și, ca toate gelatinele cubazoane, (b) are patru pedale musculare de care se atașează tentaculele. M. kingi este una dintre cele două specii de jeleuri cunoscute ca fiind cauza sindromului Irukandji, o afecțiune caracterizată prin dureri musculare atroce, vărsături, creșterea ritmului cardiac și simptome psihologice. Se crede că două persoane din Australia, unde jeleurile Irukandji sunt cel mai frecvent întâlnite, au murit din cauza înțepăturilor de Irukandji. (c) Un panou de pe o plajă din nordul Australiei îi avertizează pe înotători cu privire la acest pericol. (credit c: modificare a lucrării lui Peter Shanks)

Clasa Hydrozoa

Hydrozoa include aproape 3.200 de specii; majoritatea sunt marine, deși sunt cunoscute câteva specii de apă dulce (). Animalele din această clasă sunt polimorfe, iar cele mai multe prezintă atât forme polipoide, cât și medusoide în ciclul lor de viață, deși acest lucru este variabil.

Forma polipoidă la aceste animale prezintă adesea o morfologie cilindrică cu o cavitate gastrovasculară centrală căptușită de gastrodermă. Gastroderma și epiderma au un strat simplu de mezoglea intercalat între ele. Un orificiu bucal, înconjurat de tentacule, este prezent la capătul oral al animalului. Multe hidrozoare formează colonii care sunt compuse dintr-o colonie ramificată de polipi specializați care împart o cavitate gastrovasculară, cum ar fi la hidroidul colonial Obelia. Coloniile pot fi, de asemenea, plutitoare libere și pot conține în colonie indivizi medusoizi și polipoizi, ca la Physalia (portughezul Man O’ War) sau Velella (marinarul By-the-wind). Chiar și alte specii sunt polipi solitari (Hydra) sau meduze solitare (Gonionemus). Adevărata caracteristică comună a tuturor acestor specii diverse este faptul că gonadele lor pentru reproducerea sexuală provin din țesutul epidermic, în timp ce la toți ceilalți cnidari acestea provin din țesutul gastrodermal.

Figura 8: (a) Obelia, (b) Physalia physalis, cunoscută sub numele de Man O’ War portughez, (c) Velella bae, și (d) Hydra au forme diferite ale corpului, dar toate aparțin familiei Hydrozoa. (credit b: modificare a lucrării de către NOAA; date de bară de scară de la Matt Russell)

Secțiunea Rezumat

Cnidarii reprezintă un nivel de organizare mai complex decât Porifera. Aceștia posedă straturi tisulare exterioare și interioare, care întregesc o mezoglea necelulară. Cnidariile posedă un sistem digestiv bine format și realizează digestia extracelulară. Cnidocitul este o celulă specializată în livrarea de toxine către pradă, precum și în avertizarea prădătorilor. Cnidarii au sexe separate și au un ciclu de viață care implică forme distincte din punct de vedere morfologic. Aceste animale prezintă, de asemenea, două forme morfologice distincte – medusoid și polipoid – în diferite stadii ale ciclului lor de viață.

Întrebări de recapitulare

Răspuns liber

.