Evolutionary origins of sensation in metazoans: functional evidence for a new sensory organ in sponges
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: One of the hallmarks of multicellular organisms is the ability of their cells to trigger responses to the environment in a coordinated manner. In recent years primary cilia have been shown to be present as 'antennae' on almost all animal cells, and are involved in cell-to-cell signaling in development and tissue homeostasis; how this sophisticated sensory system arose has been little-studied and its evolution is key to understanding how sensation arose in the Animal Kingdom. Sponges (Porifera), one of the earliest evolving phyla, lack conventional muscles and nerves and yet sense and respond to changes in their fluid environment. Here we demonstrate the presence of non-motile cilia in sponges and studied their role as flow sensors. RESULTS: Demosponges excrete wastes from their body with a stereotypic series of whole-body contractions using a structure called the osculum to regulate the water-flow through the body. In this study we show that short cilia line the inner epithelium of the sponge osculum. Ultrastructure of the cilia shows an absence of a central pair of microtubules and high speed imaging shows they are non-motile, suggesting they are not involved in generating flow. In other animals non-motile, 'primary', cilia are involved in sensation. Here we show that molecules known to block cationic ion channels in primary cilia and which inhibit sensory function in other organisms reduce or eliminate sponge contractions. Removal of the cilia using chloral hydrate, or removal of the whole osculum, also stops the contractions; in all instances the effect is reversible, suggesting that the cilia are involved in sensation. An analysis of sponge transcriptomes shows the presence of several transient receptor potential (TRP) channels including PKD channels known to be involved in sensing changes in flow in other animals. Together these data suggest that cilia in sponge oscula are involved in flow sensation and coordination of simple behaviour. CONCLUSIONS: This is the first evidence of arrays of non-motile cilia in sponge oscula. Our findings provide support for the hypothesis that the cilia are sensory, and if true, the osculum may be considered a sensory organ that is used to coordinate whole animal responses in sponges. Arrays of primary cilia like these could represent the first step in the evolution of sensory and coordination systems in metazoans.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».