Si eres un biozónico lector asiduo de este blog, ya sabes qué es una esponja, y por qué son animales increíbles. Pero ¿te has preguntado cómo son por dentro? Si es así, estás de suerte, porque en este artículo abordaremos la anatomía interna de una esponja con lujo de detalle. Ponte cómodo, y prepárate para sumergirte en el esponjoso mundo del phylum Porifera y descubrir cómo estos complejos animales se estructuran internamente, además de las diferencias y similitudes con tu propia organización interna.
Del embrión a la esponja
Para entender cómo está estructurado el cuerpo de una esponja tenemos que remitirnos a la embriología comparada. A diferencia de los humanos y otros animales triploblásticos, que tienen tres capas embrionarias, el embrión de una esponja es diploblástico y se compone solo de dos capas celulares: el pinacodermo y el coanodermo, que equivalen al endodermo y al ectodermo respectivamente. Las esponjas no poseen mesodermo, que es la capa de la cual se derivan las células musculares en los animales triploblásticos, como tú.
Comparación de las capas embrionarias de animales diploblásticos y triblásticos.
A partir de estas dos capas básicas, el cuerpo de una esponja se desarrolla en torno a un sistema de canales y cámaras internas que utilizan para la alimentación, respiración, reproducción y eliminación de desechos. Si creías que, siendo humano, era incómodo compartir parte del mismo conducto para comer y respirar, imagina la vida de una esponja que usa el mismo conducto para todo. Por esta razón, las esponjas suelen secretar abundante moco para mantener despejados sus conductos, e incluso llegan a “estornudar”.
De afuera hacia dentro
La parte externa de la esponja está recubierta de poros microscópicos llamados ostia, que permiten la entrada del agua al sistema de canales internos. Es por esta característica que el phylum de las esponjas se llama Porifera, o “los que tienen poros”.
Micrografía realizada con microscopía electrónica de barrido de un corte de la esponja. La parte superior es la superficie de la esponjas con los ostios (ost), espacio subdérmico (sds) cámara de coanocitos (c) y coanodermo (ch).
Dentro de la esponja, los canales conducen el agua a cámaras microscópicas compuestas de unas células llamadas coanocitos, que presentan un collar filtrador con un undulipodio en el centro. Los undulipodios parecen unas “colas” diminutas que ayudan a la esponja a percibir las corrientes y a mover el agua por el cuerpo. Si queremos una definición más formal, en lugar de “colas” podemos decir que los undulipodios son prolongaciones citoplasmáticas soportadas por tubulina y que antes se denominaban flagelos, pero Lynn Margulis nos recomienda que este término, flagelo, se debe usar sólo para las bacterias.
El mesohilo es una capa no-tisular de aspecto gelatinoso que se encuentra en el centro de las esponjas, separando la capa interna (coanodermo) de la externa (pinacodermo). El mesohilo está compuesto por fibras de colágeno y glicosaminoglicanos, que son responsables de proveer estructura y elasticidad. Contiene una gran diversidad de tipos celulares que se pueden mover libremente por todo el mesohilo.
El mesohilo es una capa importante en la anatomía de las esponjas, ya que permite la comunicación y el intercambio de sustancias entre las diferentes células y capas del cuerpo. Además, también tiene un papel fundamental en la regulación de la presión osmótica en el interior del cuerpo de la esponja y en la eliminación de productos de desecho. Si tuviéramos que compararlo con algo, serían las funciones de la sangre, y la linfa en humanos.
La tubería interna de las esponjas
Ya sabemos que el plan estructural de las esponjas está organizado alrededor de un sistema acuífero, pero lo podemos detallar aún más. El sistema jerárquico ramificado de canales sigue esta estructura:
Primero, el agua entra a través de los ostios (aperturas con diámetro de 10-20 μm que cubre el exterior) hacia un espacio subdérmico, que funciona como una pequeña cisterna.
Luego, el agua entra a los canales incurrentes que la conducen hacia las cámaras de coanocitos, las cuales son las unidades encargadas de impulsar el agua mediante el movimiento continuo de los undulipodios de muchos coanocitos.
Dependiendo de la especie hay decenas o más coanocitos en cada cámara. Es importante destacar que las cámaras se arreglan en paralelo, lo que significa que el agua pasa por una sola cámara durante todo su recorrido. Estas cámaras son 99% efectivas en filtrar las bacterias del agua, tanto o más que un filtro HEPA.
La entrada a la cámara de coanocitos se llama prosópilo y su salida apópilo. Dentro del mismo flujo, el agua atraviesa el collar de los coanocitos donde se capturan bacterias y partículas de alimento. Un retículo secundario divide efectivamente el flujo incurrente y excurrente dando lugar a un flujo único para así garantizar que bajo condiciones naturales el agua fluya desde los ostios hasta el ósculo sin retroceder jamás.
Micrografías realizadas con microscopía electrónica de barrido de una cámara de coanocitos, acercamiento al retículo, y collar de los coanocitos.
Ahora vamos al nivel celular…
Las células que componen una esponja marina son muy diversas y especializadas, y cada una cumple una función específica en la fisiología y anatomía de la esponja. Veamos algunas de las células más importantes.
Coanocitos: Son células especializadas que se derivan del endodermo de la esponja. Los coanocitos tienen un undulipodio en la parte posterior que les permite generar corrientes de agua y alrededor tienen un collar que funciona como filtro y les permite atrapar partículas de alimento. También se encargan de la digestión intracelular y de la eliminación de los residuos macroscópicos; e incluso pueden diferenciarse en células sexuales. Estas células son la característica distintiva de las esponjas y son clave para entender la evolución de los protistas unicelulares a los animales multicelulares.
Pinacocitos: son células planas que recubren la capa externa de la esponja, la epidermis o pinacodermo. Los pinacocitos son responsables de la absorción de oxígeno y algunos micronutrientes del agua, así como de la eliminación de los desechos metabólicos.
Células ameboides: Son las células más comunes en el mesohilo y tienen una amplia variedad de funciones. Pueden moverse por el tejido para llevar a cabo funciones como la captura de alimentos, defender la esponja de posibles patógenos y la eliminación de desechos, así como también pueden transformarse en otras células especializadas, como células de sostén o células contráctiles.
Porocitos: son células contráctiles que controlan la apertura y cierre de los poros que se encuentran en la capa externa de la esponja. Los porocitos regulan la entrada de agua y la corriente en el cuerpo de la esponja, y su actividad es esencial para la respiración, alimentación y eliminación de residuos de la esponja.
Células intersticiales: son células indiferenciadas que se encuentran entre las otras células de la esponja y pueden diferenciarse en cualquier tipo de célula en caso de ser necesario. Las células intersticiales son responsables de la regeneración y reparación de los tejidos dañados de la esponja, así como de la producción y transporte de gametos para la reproducción.
Escleroblastos: son células que producen y secretan las espículas, estructuras usualmente microscópicas y rígidas que proporcionan soporte y protección a la esponja. Los escleroblastos se encuentran en la capa interna de la esponja, donde producen y depositan las espículas en las células intersticiales.
Las espículas están compuestas principalmente de sílice o calcio y pueden variar en forma y tamaño según la especie de esponja. Las espículas son esenciales para la integridad estructural de la esponja, ya que le brindan soporte y rigidez, además de protección contra depredadores y competidores. Esencialmente, las espículas corresponden al esqueleto interno de las esponjas.
Las espículas pueden tener diferentes formas, como estrellas, espigas o agujas, y también pueden estar dispuestas en patrones específicos dentro de la esponja. Algunas esponjas, como las de la familia Cladorhizidae, tienen espículas de formas complejas que les permiten atrapar pequeñas partículas de alimento, e incluso cazar pequeños crustáceos; mientras que otras tienen espículas afiladas que les permiten defenderse de los depredadores.
Además de su función estructural y defensiva, las espículas también tienen un valor taxonómico importante. Debido a que la forma y la composición de las espículas pueden variar ampliamente entre especies, los esponjólogos pueden usar microscopía electrónica para examinar las espículas de una esponja y determinar su identidad taxonómica con mayor precisión. Las espículas, al ser rígidas, también son los elementos que se fosilizan con más facilidad, lo que permite identificar esponjas en el registro fósil. Sin duda, clasificar correctamente a una esponja es una ardua labor que requiere de muchos años de experiencia.
Ahora ya tienes una idea de cómo es una esponja por dentro. La próxima vez que veas una, imagina toda la complejidad que radica en su interior.
¿Quieres saber más?
Margulis, L. (1980), “Undulipodia, flagella and cilia“, Biosystems, 12 (1–2): 105-108.
Dunn, C. W., et al. (2015), “The hidden biology of sponges and ctenophores“, Trends in Ecology & Evolution, 30 (5): 282-291.
