Butll. Inst. Cat. Hist. Nat., 49 (Sec. Zool., 5): 13-18. 1983

ULTRASTRUCTURA DE LA COBERTA DELS OOCITSDE TEREBRATULA VITREA (BRACHIOPODA: TESTICARDINA) *

M. G. Bozzo,** R. Bargallo ,* * * M. Durfort, ** R. Fontarnaui J. Lopez-Camps * * *

Rebut: juliol 1981

SUMMARYUltrastructure of the oocyte covering of Terebratula vitrea ( Brachiopoda : Testicardina)

The ovarian oocytes of T. vitrea are characterized by the presence of conspicuousfollicular cells on their surface, arranged like lunes. Under these cells a layer showing nu-merous microvilli, corresponding to the vitelline membrane, can be seen. This membrane isnot uniform but presents regular depressions resembling a buttoned pattern. In the moremature gametes these depressions give rise to pores allowing the cell to come into con-tact with the external environment through a covering which thickens considerably duringthe last ovogenetic transformations.

INTRODUCCI6

En aquest treball es presenten novesdades sobre I'organitzacio dels gametes fe-menins de Terebratula vitrea Gmelin (bra-quiopode testicardi). Si be s'esta fent unestudi complet de la gametogenesi consi-derant cadascun dell organuls cellulars,aqui ens referim exclusivament a la mor-fologia que mostra la coberta de 1'o6citmitjancant la microscopia electronica, tantla de transmissib com la d'escombratge(scanning). En efecte, la seva caracteristi-ca organitzacib mereix que s'hi dediqui untreball especific.

Els estudis sobre el terra han estat es-cadussers des de l'any 1802, en que Cuvierva establir el terme Braquiopodes. SC H AE-FER (1927) descriu l'organitzacib dels oocitsdel genere Lingula (ordre Ecardins); l'anysegiient, PRENANT (1928) va portar a termeun estudi histologic de l'especie Terebra-tulina caput-serpentis, on fa referencia ales inclusions presents en el citoplasmade les cellules en gilestib. PERCIVAL (1944)descriu les cellules folliculars que envoltenels oocits de Terebratella inconspicua, itambe dona dades de grandaria i formadels oocits en els deferents estadis de ma-duracio. DE HARO (1962, 1963) feu un es-

* Treball patrocinat per la « Comisibn Asesora de InvestigaciOn Cientifica y Tecnica» de la Se-cretaria de Estado de Universidades e Investigaci6n.

** Departament de Morfologia Microscbpica. Facultat de Biologia. Universitat de Barcelona,Avgda. Diagonal, 645. Barcelona, 28.

*** Centre de Microscbpia Electrbnica. Universitat de Barcelona. Gran Via de les Corts Ca-talanes, 585. Barcelona, 7.

13

tudi general sobre 1'anatomia de diversosbraquiopodes en el qual consten dades de1'aparell reproductor i dels gametes.Quant a la descripcio de les cellules fe-

menines dels Braquiopodes emprant elmicroscopi electronic, tenim coneixementtan sols del treball de SAWADA (1973); enuna nota breu, aquest autor descriu detailsultrastructurals en el proces d'oogenesi deLingula unguis (Ecardins). No ens consta,doncs, 1'existencia de cap treball sobreoocits de Testicardins on s'utilitzi aquestatecnica.

MATERIAL I METODES

Els exemplars estudiats de Terebratulavitrea foren capturats a les proximitats del'illa de Cabrera, a profunditats compre-ses entre 100 i 150 braces.Per microscopia electronica de trans-

missio, les mostres s'han fixat amb para-formaldehid-glutaraldehid al 2-2,5 % en ca-codilat sodic 0,2 M a pH 7,3, amb indicisde Cl2Ca. A continuacio es postfixa enOsO4 a 1'l % en el mateix tampo. El me-tode es prossegui amb la deshldratacioamb acetona i inclusi6 amb la mesclaAraldita-Epon. Els tails ultrafins foren con-trastats amb acetat d'uranil i citrat deplom segons REYNOLDS (1963).

Per a l'observacio en microscopia elec-tronica d'escombratge s'ha seguit el ma-teix proces encara que despres de la des-hidratacio s'han assecat les mostres pelmetode del punt critic emprant CO2. Fi-nalment, es recobriren les mostres amb ormitjancant un dispositiu de sputtering.

Les observacions es varen efectuar ambels microscopis electronics Philips models

EM200 i EM301 i el microscopi de scan-

ning fou el Cambridge S4 del Centre deMicroscopia Electronica de la Universitat

de Barcelona.

RESULTATS

Els oocits de la majoria d'organismes,excepte els dels Espongiaris i Hidrozous,presenten una coberta o embolcall formatper un sistema de capes que es diferencienprogressivament al llarg de 1'oogenesi. Peldamunt de l'oolemma o membrana plas-matica de la cellula germinal es distingeixla membrana primaria (membrana vitelli-na). Es una fina condensacio de la super-

FIG. 1. Esquema de la coberta de l'oocit ovaricde Terebratula vitrea, segons la descripcio deltext. cf, cellula follicular; oc, oocit; mv, mem-brana vitellina; o, oolemma; gc, gra cortical; pv,plaqueta vitellina; il, inclusions lipidiques; Mv,microvilli.

10

FIG. 2. Oocit observat en microscopia ordinaria.Fletxa: detall de la membrana vitellina (4.200X).

FIG. 3. Ultrastructura de la membrana vitellina(mv) i de les cellules folliculars (fc) de dos oocits(oc) (5.000).

FIG. 4. Detail de la membrana vitellina. S'obser-va la morfologia variable dels microvilli (Mv)tallats transversalment (48.300X).

FIG. 5. Grans corticals en la zona mes externadel citoplasma (gc) de l'oocit. Per damunt es veula membrana vitellina (mv) (12.480X).

FIG. 6. Detalls de l'estructura d'un gra cortical.S'hi distingeixen tots tres components (fletxes)(35.800X).

14

15

16

Ftc. 7. Imatge de l'ovari de T. vilrea en micros-cbpia electrbnica d'escombratge (60X).

FIG. 8. Detail d'un obcit en el qual es veuen lesdepressions de la membrana vitellina (fletxes),que Ii donen l'aspecte caracteristic. S'observenalgunes cellules folliculars (360X).

FIG. 9. Coberta (membrana secundaria) de I'ob-cit lliure (2.500).

Ftc. 10. Detail de la coberta de I'oocit lliure ones veuen molt clars els porus i Ilur distribucio(4.000X).

Ftc. 11. Canalicle que formen els porus a travesde la membrana secundaria de I'oocit (10.000X).

4

ficie del citoplasma de 1'o6cit que presentaforca inicrovilli de forma i volum neta-ment desiguals. Durant 1'oogenesi els mi-crovilli es revesteixen d'un material fibril-lar que serveix per a canalitzar les subs-tancies que s'incorporen al citoplasma.Sobre la membrana vitel-lina es diposita

la secundaria elaborada per les cellulesfolliculars. Es tracta d'una formacio rela-tivament espessa, a nivell de la qual espoden observar porus oue hom suposa quepermeten la respiracio de l'oocit i la pene-tracio de 1'espermatozoide.En el cas de T. vitrea es donen unes de-

terminades particularitats. En efecte, elsoocits ovarics estan envoltats per nombro-ses cellules folliculars de tipus endotelial(fig. 3) que es disposen segons meridiansd'una cellula, l'oocit, notablement esferica(fig. 7). La cellula follicular es molt primaamb nucli prominent, membrana sense mi-crovilli i exhibeix unions de tipus intimamb les cellules veines. Son tipicamentsecretores amb reticle endoplasmatic iaparell de Golgi conspicus, i presentenmitocondris de matriu densa.

Per sota les cellules fol-liculars es trobala membrana vitellina formada per grannombre de inicrovilli que varien entre 500i 1.800 angstrom de diametre. Aquests mi-crovilli presenten una morfologia diversa,en la base s'observa una dilatacio, segueixun tram cilindric i acaba en un apex es-feric que ostenta un glucocalix de tipusfilamentos. Aquesta configuracio determinacapes diferenciades en la membrana vitel-lina (fig. 4).

El gruix d'aquesta membrana no es uni-forme, ja que presenta depressions o bo-tons distribuIts regularment per tota la

superficie de l'oocit que poden fer-se vi-sibles mitjancant ]a microscbpia ordina-ria dels tails semifins (fig. 2). La disposi-cio d'aquestes depressions es fa, gairebesempre, segons un hexagon regular de 4micres de costat.Quan I'oocit es madur, donada la pre-

sencia de grans corticals en la zona mesexterna del citoplasma, s'inicia la forma-cio de la membrana secundaria tot mante-nint-se la disposicio de la vitellina. Elsgrans corticals presenten tres regions cla-rament diferenciades (figs. 5, 6), i son tancaracteristics que solament ens consta unamorfologia comparable en el cas d'Arba-cia punctulata descrita per ANDERSON(1968).En els oocits lliures (no ovarics) notem

l'absencia de cellules folliculars i, per tant,dels meridians que formaven. En aquestdarrer estadi la membrana secundaria toun gruix de 3 a 4 micres i ostenta granquantitat de porus que el travessen (figs. 9,11), la disposicio dels quals es hexagonali coincideix amb l'organitzacio descritames amunt de la membrana vitel-lina delsoocits mes joves.

DISCUSS16

Els microvilli que configuren la membra-na vitellina procedeixen exclusivament deles cellules germinals, no obstant el seucontingut fibros potser elaborat per lescellules folliculars que 1'envolten. Trobemuna organitzacio aixi en els oocits de My-tilus (mollusc lamellibranqui; DURFORT,1973), pero en aquest cas com que no exis-teixen cellules fol-liculars, tot el contingutde la membrana vitellina es elaborat pelgameta.La disposicio segons meridians de les

cellules folliculars fou descrita per PERCI-

VAL (1944) a Terebratulina caput-serpentis,

pero el microscopi electronic d''escombrat-

ge ens revela una regularitat que no ens

consta que es presenti en cap altre grup

zoologic. La presencia de diferents capes

o regions (vesiculosa i fibrosa) en la mem-

brana vitellina ha estat tambe descrita per

TAKASIIIMA (1960) en alguns molluscs.L'organitzacio de la membrana vitellina

en depressions distribuides, mes o menys

regularment, en hexagons sobre la super-

ficie de l'oocit to semblanca amb la indi-

cada per HOLLAND (1977) en els oocits de

Comanthus japonica (equinoderm crinoi-

17

deu). Al microscopi electronic d'escombrat-ge les imatges obtingudes per aquest dar-rer autor en els oocits d'aquest crinoideuson semblants a les que es presenten aqui;Holland, pero, no descriu la possible de-rivacio en porus en madurar l'oocit talcom sembla que s'esdeve en els gametesde T. vitrea.SAWADA (1973), a Lingula unguis, pre-

senta imatges de la membrana viteHinaen que s'observa un relleu desigual da-munt la superficie del gameta. Aquest castampoc no es comparable amb el nostre,ni en la forma ni en la distribucio.La coincidencia en 1'estructura regular

(gairebe sempre hexagonal) que presentenles depressions de la membrana vitellinadels oocits ovarics (fig. 8) amb els porus dela membrana secundaria que tenen elsoocits lliures (figs. 9, 10) fa pensar quees formen a partir d'aquells. En efecte, lescellules foHiculars que, com ja s'ha dit,son tipicament secretores, elaboren mate-rials que es dipositen damunt de la mem-brana viteHina donant hoc a l'embolcallsecundari; una vegada assolit aquest, l'oo-cit perd les cellules foHiculars i esdevecompletament esferic.

AGRAIMENT

Els autors regracien la coHaboracio deldoctor Guillem Mateu de 1'Institut Oceano-grafic de Ciutat de Mallorca per la recol-leccio dels exemplars estudiats. Aixi ' ma-teix, agraeixen 1'important ajut de la sd-nyoreta M. A. Garcia i del senyor L. Rey-naldo en les tecniques d'ultramicrotomiai electrografia, respectivament.

BIBLIOGRAFIA

AFZELIUS, B. A. 1956. The ultrastructure of thecortical granules and their products in the seaurchin egg as studied with Electron Microsco-pe. Exp. Cell Res., 10: 257-285.

ALEXANDER, R. 1979. The Invertebrates. CambridgeUniversity Press.

ANDERSON, E. 1966. The origin of Cortical Granu-les and their Participation in the FertilizationPhenomenon in Echinoderms (Arbacia punctula-ta). J. Cell Biol., 31: 5-6.

BEAUCHAMP, P. 1960. Classe Brachiopodes. In:Traite de Zoologie, 5 (P. P. Grasse, ed.): 1380-1430. Masson. Paris.

CHUANG, S. E. 1959. The breeding season of thebrachiopod. Lingula unguis (L.). Biol. Bull.,117: 202-207.

DURFORT, M. 1973. Ultraestructura de la gdnadafemenina de algunos moluscos. Tesi doctoral.Universitat de Barcelona.

DURFORT, M. 1974. Ultraestructura de las expan-siones de los ovocitos de Trachydermon cine-reus (Mollusca: Polyplacophora). Bol. R. Soc.Espanola Hist. Nat., 72: 281-288.

HARD, A. DE. 1962. Estructura y anatomia compa-radas del man to, papilas, pedunculo, muscula-tura aductora y concha de los BraquidpodosTesticardinos. Tesi doctoral. Universitat de Bar-celona.

HARO, A. DE. 1%3. Estructura y anatomia com-paradas de las g6nadas y pedunculo de losBraquidpodos Testicardinos. Publ. Inst. Biol.Apl., 35: 97-117.

HINTON, H. E. 1981. Respiratory Efficiency ofEgg Plastrons. Biol. Insect Eggs, 1: 95-148.

HOLLAND, N. D. 1977. The Shaping of the orna-mented fertilization membrane of Comanthusjaponica (Echinodermata: Crinoidea). Biolog.Bull., 153: 299-311.

HOWARD, C., BRUNTON, C. & CURRY, G. B. 1979.British Brachiopods. Academic Press. London.

HYMAN, L. H. 1959. The Lophophorate Celomates.Phylum Brachiopoda. In: The Invertebrates, 5:516-609. Mc Graw-Hill. New York.

LOZANO CABO, F. 1970. Oceanografia, biologia Ma-rina y Pesca, 2: 50-53. Paraninfo. Madrid.

MEGLITSCH, P. A. 1972. Invertebrate Zoology. Ox-ford University Press. London.

NARDON, P. 1971. Contribution a 1'etude de la cons-titution et de 1'evolution cytochimique du glo-bule vitellin et discussion sur le role des cellu-les folliculeuses. Ann. Zool. Ecol. Anim., 3:401-409.

PERCIVAL, E. 1944. A contribution to the life-his-tory of the Brachiopod Terebratella inconspi-cua Sow. Trans. R. New Zealand Soc., 74: 1-23.

PRENANT, M. 1928. Notes histologiques sur Tere-bratulina caput-serpentis L. Bull. Soc. Zool.France, 59: 113-125.

REYNOLDS, E. S. 1963. The use of lead citrate athigh pH as an electron opaque stain in elec-tron microscopy. J. Cell Biol., 17: 208-212.

RUDWICK, M. J. S. 1970. Living and fossil Bra-chiopods. Hutchinson University Library. Lon-don.

SAWADA, N. 1973. Electron microscope studies ofgametogenesis in Lingula unguis. Zool Mag. To-kyo, 82: 178-188.

ZERBIB , Ch. 1975. Premiere observation de granu-les corticaux dans l'oocyte d'un Crustace, l'Am-phipode Orchestia gammarellus (Pallas). C. R.Acad. Sc. Paris, 281: 1345-1347.

18