MARIA PAOLA REGGIANI Istituto di Zoologia e Anatomia Comparata della Università di Modena

diretto dal Prof. ENIÌICO VANNINI

Origine delle cellule germinal i e malli razione dei gameti in Spirorbis pagenstecheri (*).

(Con 2 tav. f. testo)

Le presenti ricerche sul Polichete Serpulide' Spirorbis pagen-slecheri QUATR. traggono in parte la loro ispirazione da quelle di VANNINI e RANZOI.I (') su un altro alfine Serpulide, la Sulmacina incrustans CLAP.

La Sulmacina è un animale ermafrodita, capace anche di r i ­prodursi asessualmente. I gameti maschili maturano nel tratto an­teriore dell'addome, i femminili nel tratto medio; la riproduzione asessuale avviene a spese del tratto posteriore, che dà origine a uno schizozooide destinato a distaccarsi. Come è stato dimostralo da vecchie indagini di MALAQUIN e confermato da VANNINI, sia i gameti maschili o femminili, che tutte le strutture inesodermiche dell'ani­male, comprese quelle dello schizozooide, derivano da un unico ceppo di elementi cellulari indifferenziati, di natura mesohlastica, cui è stato dato il nome di « neohlasti ». Nell'adulto, questi abbon­dano all'estremità posteriore dell'addome, nella zona di accresci­mento del pigidio, come riserva per la formazione di nuovi giovani segmenti; ma in più piccolo numero rimangono pure scaglionati, allo stato indifferenziato, lungo tutti i metanieri del corpo, confe­rendo alla Sulmacina un altissimo grado di poteri rigenerativi.

I ueoblasti di Sulmacina sono dunque elementi cellulari più-ripotenti e le ricerche sperimentali conducono a pensare che i loro vari destini di differenziamento (mesodermico, oppure genitale ma-

(*) Lavoro eseguito con un contributo finanziario del C. Γ\>. R. (') VANNINI E. e UANZOI.I F., ltigenerazioiie,-scliizogoiiia e maturazione ses­

suale 'nel policliete ermafrodita Saliiftcina incrusltiiis. Boll. Zool., voi. 21, p. 167— 479, 1951,.

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sellile o femminile) siano soprattutto influenzati dal variare di al­cune condizioni fisiologiche, che apparirebbero inegualmente r i ­partite lungo il corpo dell'animale, in forma di gradiente morfo-genetico cefalocaudale.

Gli Spirorbis, a differenza delle Salmacine, non si riproducono per schizogonia e non è noto se presentino poteri rigenerativi. L'assomiglianza con le Salmacine però deriva dal fatto che anch'essi sono ermafroditi, con maturazione contemporanea dei gameti dei due sessi in tratti diversi dell'addome. In Salmacina gli spermi maturano anteriormente agli ovociti; negli Spirorbis, invece, i ga­meti femminili maturano nei due primi segmenti dell'addome ed i gameti maschili in tutti i segmenti addominali successivi, fino al pigidio.

Malgrado le suaccennate differenze, le affinità con le condi­zioni di Salmacina mi sono parse sufficienti, per invogliarmi ad esaminare se anche in Spirorbis gli elementi germinali sia del tratto maschile che di quello femminile derivino da un identico ceppo cellulare: nel qual caso potrebbe venire prospettato che i due op­posti orientamenti sessuali forse dipendano, come ù stato ammesso in Salmacina, da differenti influenze regionali, alle quali le cellule germinali primitive indifferenziate sono sottoposte nei due diversi tratti dell'addome.

Il materiale esaminato, proveniente dal Golfo di Napoli, fu raccolto alla fine di luglio e consiste di numerosi esemplari di varie dimensioni, di cui i più piccoli sono molto giovani e immaturi, gli altri invece già adulti e pieni di gameti. Gli animali, appena rac­colti, vennero fissati in Bouin, immergendo nel fissativo piccoli fram­menti dei vegetali, cui aderivano i minuscoli tubi calcarei, avvolti a spirale, contenenti gli Spirorbis, Il fissativo distruggeva rapidamente il tubo calcareo; gli animali allora venivano staccati facilmente dal vegetale di supporto e immersi in nuovo fissativo.

Dopo inclusione in paraffina, animali di varie dimensioni sono stati sezionati al microtomo, in serie di fette di 7 μ parallele al piano della spirale di avvolgimento e (data la posizione degli Spi­rorbis dentro il tubo) frontali rispetto al corpo dell'animale. Tale piano di sezione e le piccole dimensioni di questo Polichete fanno sì che, in ciascuna delle fette più grandi e più complete di ogni serie, l'animale possa essere esaminato per intero, dalla regione

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cefalica al pigidio. Le fette sono state colorate con emalhime -cosina (').

Gli animali più giovani che ho preso in considerazione sono ancora lontani dalla maturità sessuale. Le regioni cefalica, toracica e acheta appaiono già hen conformate; ma l'addome, tuttora in corso di sviluppo, praticamente consiste soltanto del pigidio, che è in­farcito di elementi mesohlastici indifferenziati. Altre cellule di pre­sumibile natura mesohlastica si scorgono accollate in più file at­torno a fasci di fibre, appartenenti alla muscolatura longitudinale dell'Anellide; esss costituiscono una sorta di cordone longitudinale, a decorso piuttosto ondulato, che inizia nella zona acheta a fianco del tubo digerente e termina all'inizio del pigidio (Tav. 1, Fig. 1, 2).

In stadi di sviluppo più progrediti, si assiste alla formazione di vari segmenti addominali ad opera della regione del pigidio. La maggior parte delle cellule mesoblastiche qui presenti provvedono alla costituzione dei setti trasversali, che separano fra loro i seg­menti dell 'addome; altre cellule invece rimangono ammassate al­l'apice caudale, come riserva per l'ulteriore accrescimento. Frattanto anche il cordone cellulare »ià descritto si è allungato dalla zona acheta nell'addome, in direzione «lei pigidio; le sue cellule sono in proliferazione molto attiva e, talvolta, già assai precocemente quelle poste all'inizio dell'addome divengono così voluminose, da far supporre che siano già differenziate in giovani ovociti (Tav. I, Fig· 3).

Tanto in questo che, soprattutto, negli stadi successivi, detto cordone cellulare generalmente non può venire esaminato per in­tero in un'unica fetta microtomica : il suo decorso è così obliquo rispetto ai piani frontali e, nella sua parte cefalica, è anche tanto tortuoso che, per poterlo osservare al completo, è necessario se­guirlo in più fette inicrotomiche vicine.

In esemplari con addome un po' più lungo, il cordone cellu­lare conserva il suo aspetto primitivo solo nel tratto della zona

(') Non mi consta che esistano descrizioni recenti dell 'anatomia microscopica degli Spirorbis. Io mi sono orientata in base a quella di J. F . Zuit LoYK (Die Anatomie von Spirorbis boreali* mit besonderer Berücksichtigung der Unregel­mäßigkeiten Λ:Α Körperbaues und deren Ursachen, 'λοοΐ. Jahrb., Abt. f. Amit., Bd. 26, p. 305-351, 1908), nella quale però l 'apparato r iproduttore è trattato a s ­sai sommariamente. La specie studiata da Zuit LOVE è sinistrorsa, la mia invece è destrorsa.

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acheta; anche qui, tuttavia, le sue cellule sono assai più numerose che negli stadi iniziali e caudalmente, verso l'addome, man mano che proliferano esse tendono a staccarsi dal loro supporto, per l i ­berarsi nelle cavità celomatiche dei singoli segmenti (Tav. I, Fig. 4, 5). Ben presto, in stadi immediatamente successivi, è pos­sibile vedere che nel celoma dei due primi segmenti dell'addome le cellule derivate dal cordone hanno acquistato decisamente l 'a­spetto di ovociti in accrescimento; invece nel rimanente tratto ad ­dominale dal cordone di cellule, ispessito e divenuto più diritto, si staccano e cadono nelle cavità del celoma elementi cellulari molto più piccoli, destinati alla spermatogenesi e denominabili perciò spermalogoni (Tav. I, Fig. 6, 7).

Anche più tardi, quando l'inizio della spermatogenesi è più netto, è evidente la presenza del cordone longitudinale, le cui cel­lule rimangono indifferenziate nella zona acheta, mentre invece. proliferando, danno origine a gruppi di ovociti nei due primi seg­menti del l 'addome e ad un numero molto maggiore di elementi germinali della serie maschile in tutti gli altri segmenti addomi­nali, fino al pigidio (Tav. II, Fig. 8, 9, 10).

Perfino gli animali adulti completamente maturi conservano, nella zona acheta, un cordone formato da più file di cellule in ­differenziate, attorno a un fascetto muscolare; invece i due primi segmenti dell'addome contengono ovociti in vario grado di accresci­mento e tutti gli altri segmenti addominali sono infarcili di e le ­menti maschili, nei diversi stadi della spermatogenesi (Tav. II, Fig. 11, 12). In questa fase adulta, negli animali ormai pieni di spermato­zoi, non sembra che a livello del pigidio sia rimasta una riserva di elementi cellulari indifferenziati, adatta ad un ulteriore allun­gamento dell'addome.

C o n c l u d e n d o , in base alle mie osservazioni sembra d i ­mostrato che anche in Spirorbis, come avviene in Salmacina e forse anche in molti altri Polichcti ermafroditi, le cellule germinali delle due serie femminile e maschile provengono da un unico ceppo cel­lulare. In Spirorbis questo ceppo germinale già in stadi precoci appare ben distinto e consiste di cellule di natura mesoblastica, accollate at­torno ad un fascio di fibre muscolari a decorso longitudinale. Nei primi due segmenti addominali le cellule del ceppo germinale d i ­vengono ovociti, negli altri divengono elementi della serie maschile; nella zona acheta ne rimane una riserva, del tutto indifferenziata.

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R I A S S U N T O

Nel Polichete ermafrodita Spirorbis pagenstecheri tutti i gonociti si originano da un caratteristico ceppo di cellule mesoblastiche, che nei segmenti della zona acheta circondano un fascio longitudinale di fibre muscolari. Tali cellule meso­blastiche si differenziano verso l'ovogenesi nei due primi segmenti addominali ; negli altri segmenti dell 'addome invece si differenziano verso la spermatogenesi. Sembra pertanto che nei due tratti , cefalico e caudale, dell 'addome si esercitino etcrologhe attività sessualizzauti,

S U M ΛΙ A K Y

In the hermaphrodite I'olychaete Spirorbis pitgenstecheri ali the gonocytes originate from a characteristic strain of inesoblastic cells, which surround some longitudinal muscle fibres in the achaetous tract of the body. These mesoblastic cells develop towards the oogenesis only in the first and second abdominal seg­ments ; within the other abdominal segments, they develop towards the sperma-togenesis. Heterologous sexualizing activities therefore seem to opeiate in the cephalic and caudal parts of the abdomen.

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S P I E G A Z I O N E D E L L E T A V O L E

TAVOLA I.

Fig. 1. — Giovane Spirorbit, con regione cefalica (a destra), torace, zona acheta e pigidio (all'apice d Ila spirale). Nella zoni acheta, cordone muscolare con cellule mesohlastiche (indicato dalla freccia). Ingr. 222 X .

Fig. 2. — Dettaglio della figura precedente: cordone muscolare con cellule mesoblastiche accollate (la freccia è collocata nella medesima sede che nella figura precedente). Ingr. 1.180 X .

Fig. 3. — Spirarbis un po' più sviluppato. In alto le regione cefalica, a destra il torace, in basso la zona acheta, a sinistra l'addome, con il pigidio all'apice della spirale. Si scorgono i setti trasversali, che separano i segmenti dell'addome. Il cordone di cellule mesoblastiche è rimasto indifferenziato nella zona acheta e ha cominciato a formare giovani ovociti nei primi segmenti dell'addome. Ingr. 222 X .

Fi;;. 4. — Spirorbis con addome più lungo. Nella zona aclista si vede il cordone muscolare con cellule mesoblastiche (indicato della freccia). Ingr. 89 X .

Fig. 5. — Dettaglio della figura precedente: cordone muscolare con cellule mesoblastiche aumentate di numero, che verso destra si stanno distaccando in direzione dell'addome (la freccia è collocata nella medesima sede che nella figura precedente). Ingr. 740 X .

Fig. 6 e Fig. 7. — Due sezioni diverse di un medesimo Spirorbis, più adulto. Nel tratto anteriore dell'addome esistono ovociti; nel resto dell'addome, fino al pigidio, vi è un cordone di cellule mesoblastiche, che si stanno isolando in forma di spermatogoni. Ingr. 89 X .

TAVOLA IL

Fig. 8. — Esemplare di Spirorbis, all'inizio della maturità sessuale. La regione cefalica è a sinistra. Nella zona acheta (in basso) si vede un tratto di cordone muscolare, con cellule mesoblastiche indifferenziate: queste continuano con o v o ­citi nel primo tratto dell'addome e con spermatogoni nel tratto addominale se­guente. L'inizio del tratto femminile ed il tratto maschile sono contrassegnati da due frecce. Ingr. 89 χ .

Fig. 9. — Dettaglio del tratto femminile della figura precedente: a destra in basso, alla fine della zona acheta, cellule mesohlastiche indifferenziate; a sinistra, all'inizio dell'addome, un gruppo di ovociti. La freccia è collocata nella mede­sima sede che nella figura precedente. Ingr. 1.180 X .

ìli. Zoologia, Vol. XXIII (1956) TAV. I.

REGGIANI M. P. — Origine delle cellule germinali ecc.

oll. Zoologia, Vol. XXIII (1956) TAV. II.

REGGIANI M. l \ — Origine delle cellule germinali ccc,

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Fig. 10. — Dettaglio del tratto maschile della figura 8. Da sinistra verso destra, le cellule mesoblasticlie si vanno moltiplicando ed isolando, sotto forma di spermatogoni. La freccia è collocata nella medesima sede che nella figura p re ­cedente. Ingr. 1.180 X .

Fig. 11 e Fig. 12. -— Due sezioni diverse di un medesimo Spirorbis, comple­tamente maturo. La regione cefalica è in .a l to a destra. Nella figura 11 si vede in basso, nella zona acheta, il cordone muscolare con cellule mesnblastiche indiffe­renziate; seguono i due primi segmenti dell'addome, con ovociti di varie dimen­sioni. Nella figura 12 si ve iono i due primi segmenti dell 'addome, con ovociti di varie dimensioni, e tutt i gli altri segmenti addominali, occupati da elementi germinali in vari stadi della gametogenesi maschile. Ingr. 89 X .

Tut te le sezioni sono state colorate con emallume-eosina. Si tratta di sezioni frontali, praticate in alcuni esemplari dal dorso al ventre, in altri dal ventre al dorso: perciò la spirale appare talvolta destrorsa, talaltra sinistrorsa.