La ricerca scientifica sta rivolgendo sempre maggiore attenzione alle spugne, animali marini che, oltre al noto uso cosmetico e igienico, si sono rivelati importanti in molti campi, grazie alle loro proprietà uniche e alla loro complessa composizione.
Composizione e struttura delle spugne
Le spugne sono costituite da diversi tipi cellulari immersi in una matrice gelatinosa chiamata mesoglea. Questa matrice è interposta tra uno strato esterno (ectoderma) formato da pinacociti e uno strato interno (endoderma) che riveste le cavità interne. All'interno della mesoglea si trovano:
- Amebociti: cellule mobili con capacità fagocitarie.
- Archeociti: cellule totipotenti indifferenziate.
- Cellule scheletrogene: sclerociti e scleroblasti, responsabili della produzione delle spicole scheletriche.
- Gonociti: cellule germinali (spermatociti e ovociti).
Scheletro interno
Le spugne sono provviste di uno scheletro interno costituito da spicole di forma diversa (monoassonidi, triassonidi, ecc.), che possono essere di natura calcarea (prodotte dagli scleroblasti), silicea (prodotte dagli sclerociti) o organica (di spongina, una proteina tipo collagene, ricca di legami disolfurici, prodotte dagli spongociti).
Le spicole calcaree sono considerate più primitive rispetto a quelle silicee. Nelle spugne ipercalcificate, le spicole si saldano l'una all'altra o sono accompagnate da fibre calcaree, formando fasci e altre strutture compatte con canali e cavità.
Spongina
La spongina è una scleroproteina, un composto organico affine alla chitina, al collagene e alla cheratina. L'evoluzione dello scheletro di spongina e il suo graduale prevalere sulle spicole silicee sono caratteristiche importanti nell'evoluzione delle spugne.
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Tipi di spicole
Le spicole possono essere classificate in base al loro accrescimento:
- Monoassoni: con un solo centro di accrescimento, aghiformi o a bastoncello.
- Triassoni: con un centro unico di accrescimento in tre direzioni.
- Tetrassoni: con un centro di accrescimento in quattro direzioni.
- Poliassoni: con accrescimento radiale da un centro comune.
Struttura corporea delle spugne
Le spugne presentano tre diverse strutture corporee di base, di crescente complessità: ascon, sycon e leucon.
- Ascon: struttura più semplice, simile a un otricolo con pori inalanti che si aprono nella cavità gastrale (spongocele).
- Sycon: la cavità centrale si riduce e si ramifica, aumentando la superficie di assorbimento.
- Leucon: massimo grado di ripiegatura, con scomparsa dello spongocele centrale e formazione di piccole camere flagellate connesse da una rete di canali.
Fisiologia e ruolo ecologico
Le spugne si nutrono filtrando l'acqua attraverso i pori e trattenendo piccoli organismi e particelle organiche. I coanociti, cellule flagellate che rivestono le cavità interne, creano una corrente d'acqua e catturano le particelle alimentari.
Le spugne svolgono un ruolo cruciale negli ecosistemi marini:
- Biofiltrazione: filtrano e depurano l'acqua, rimuovendo batteri e sostanze organiche.
- Bioaccumulo: accumulano metalli pesanti e altri inquinanti, contribuendo alla pulizia dell'ambiente marino.
- Habitat: offrono rifugio e supporto ad altri organismi marini, come alghe, crostacei e batteri.
- Fonte di cibo: sono preda di pesci, anellidi, molluschi, echinodermi e tartarughe marine.
Riproduzione
Le spugne possono riprodursi sia sessualmente che asessualmente.
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Riproduzione asessuale
Avviene per frammentazione o gemmazione, formando nuove spugne a partire da piccoli frammenti o gemme.
Riproduzione sessuale
La maggior parte delle spugne è ermafrodita. Gli spermatozoi vengono rilasciati nell'acqua e catturati da altre spugne, dove fecondano le uova. Le larve si sviluppano e si disperdono nell'ambiente per colonizzare nuovi substrati.
Spugne come fonte di biomolecole
Dalle spugne si estraggono molecole bioattive con un elevato valore terapeutico. Queste molecole, prodotte per la fisiologia delle spugne o come veleni anti-predazione o anti-batterici, possono portare allo sviluppo di nuovi agenti terapeutici per affrontare le malattie umane.
Esempi di molecole bioattive estratte dalle spugne includono:
- Spongouridina e spongotimidina: nucleosidi con attività citotossica contro cellule tumorali.
- Halicondrine: potenti inibitori della tubulina, utilizzati come agenti antineoplastici.
- Peptidi: con attività antibatterica, antimicotica e anti-HIV.
- Manoalide: bloccante dei canali del calcio con effetti antibiotici, analgesici e antinfiammatori.
- Psammapline-A: citotossica contro diverse linee cellulari tumorali e con proprietà anti-angiogeniche.
Classificazione delle spugne
Le spugne sono classificate in diverse classi, tra cui:
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- Calcisponge (Spugne calcaree): con scheletri calcarei.
- Hexactinellida (Spugne vitree): con scheletri silicei.
- Demospongiae: con scheletri di spicole silicee e/o fibre di spongina.
- Sclerosponge: con scheletri carbonatici basali, spicole silicee e fibre di spongina.
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