Spicule d'éponge - Sponge spicule

Spicule à six pointes
d'une éponge de verre siliceuse
Panier de fleurs de Vénus fabriqué à partir de spicules
calcaires triaxones

Les spicules sont des éléments structurels que l'on trouve dans la plupart des éponges . Les spicules d'éponge sont constitués de carbonate de calcium ou de silice . Les gros spicules visibles à l'œil nu sont appelés mégasclères , tandis que les plus petits et microscopiques sont appelés microsclères . Le maillage de nombreux spicules sert de squelette à l'éponge et fournit ainsi un support structurel et potentiellement une défense contre les prédateurs. La composition, la taille et la forme des spicules sont des caractères majeurs de la systématique et de la taxonomie des éponges .

Aperçu

Les éponges forment un phylum appelé Porifera (du latin porus signifiant "pore" et -fer signifiant "portant"). Les Porifera sont un clade riche en espèces des animaux les plus divergents (les plus basaux ). Ils sont répartis dans le monde entier, avec diverses écologies et fonctions, et un enregistrement couvrant au moins l'ensemble du Phanérozoïque . La plupart des éponges produisent des squelettes formés de spicules, des éléments structurels qui se développent dans une grande variété de tailles et de formes tridimensionnelles. Parmi les quatre sous-clades de Porifera, trois ( Demospongiae , Hexactinellida et Homoscleromorpha ) produisent des squelettes de silice amorphe et un ( Calcarea ) de magnésium-calcite. Ce sont ces squelettes qui sont composés d'éléments appelés spicules . Les morphologies des spicules sont souvent uniques aux taxons au niveau du clade ou même de l'espèce, ce qui les rend particulièrement utiles dans les affectations taxonomiques.

Les profondeurs de l'océan sont abondamment peuplées d'une faune et d'une flore très diverses, d'où l' expédition Challenger (1873-1876) a recueilli une riche collection d'éponges vitreuses (les Hexactinellida). Elles ont été décrites par Schulze et représentent la classe phylogénétiquement la plus ancienne d'éponges siliceuses. Ils sont accrocheurs en raison de leur plan corporel distinct, qui repose sur un squelette en filigrane . Il est construit par un ensemble d'éléments déterminés morphologiquement, les spicules. Plus tard, au cours de l'expédition allemande en haute mer " Valdivia " (1898-1899), Schulze a pu décrire la plus grande éponge siliceuse hexatinellidée sur Terre, le Monorhaphis chuni , qui atteint jusqu'à trois mètres de haut , qui développe les plus grandes structures de bio-silice, le géant basal spicules (trois mètres de haut et un centimètre d'épaisseur). Avec de tels spicules comme modèle, des connaissances de base sur la morphologie, la formation et le développement des éléments squelettiques pourraient être élaborées. Les spicules sont formés par un échafaudage protéique qui médie la formation de lamelles siliceuses dans lesquelles les protéines sont enfermées. Jusqu'à huit cents lamelles de 5 à 10 µm d'épaisseur peuvent être disposées de manière concentrique autour d'un canal axial. La matrice de silice est composée de silicium presque pur et d'oxygène, ce qui lui confère des propriétés optophysiques inhabituelles supérieures à celles des guides d'ondes artificiels .

Au cours de la dernière décennie, en tant que phylum animal phylogénétiquement le plus ancien, les Porifera (éponges) ont suscité un intérêt particulier. Principalement en raison de l'introduction de techniques de biologie moléculaire , des preuves solides ont été élaborées qui ont indiqué que ce phylum abrite une corne d'abondance de nouvelles informations pour la compréhension de la dynamique des processus évolutifs qui se sont produits au cours de l' Ediacaran , la période précédant l' explosion cambrienne qui peut être remonte à environ 540 millions d'années. De plus, les espèces de ce phylum sont des sources riches et utiles pour la bioprospection .

Les éponges sont les animaux multicellulaires les plus simples qui sont regroupés dans le phylum Porifera selon Grant. Grant a décrit ces animaux marins sessiles comme étant construits uniquement avec un matériau doux et spongieux (de forme amorphe). Plus tard, avec la découverte des éponges de verre (classe Hexactinellida), ce point de vue a radicalement changé ; ils ont ensuite été considérés comme les « plus fortement individualisées, symétriques radiale » entités, Depuis leur découverte, les hexactinellides ont été évalués comme « habitants les plus caractéristiques des grandes profondeurs, qui rivalisent » avec la deuxième classe de Porifera, les démosponges , leur beauté . Leur mince réseau de tissus vivants est soutenu par le squelette caractéristique, un échafaudage délicat de spicules siliceux, dont certains peuvent être fusionnés par un dépôt de silice secondaire pour former un cadre rigide. Les Hexactinellida forment avec les Demospongiae une unité taxonomique commune comprenant les éponges siliceuses. Leurs squelettes sont constitués de silice qui est déposée sous forme d'opale amorphe (SiO 2 ·nH 2 O) et construit une variété de structures distinctes appelées spicules. Selon les données moléculaires des gènes des éponges qui codent pour les récepteurs et les molécules de transduction du signal, les Hexactinellida se sont avérées être la classe phylogénétiquement la plus ancienne des Porifera. Sur la base de la découverte que les Porifera partagent un ancêtre commun, l' Urmetazoa , avec les autres animaux, il a été déduit que ces animaux représentent le plus ancien taxon animal encore existant. Plus encore, l'émergence de ces animaux pourrait être calculée il y a 650 à 665 millions d'années [Ma], une date qui a été confirmée par les archives fossiles. Par conséquent, les Porifères doivent avoir déjà vécu avant la limite Ediacaran-Cambrian , 542 Ma, et donc leur boîte à outils génétique élucidée peut également contribuer à la compréhension du biote à corps mou d'Ediacaran , comme esquissé par Pilcher. C'est la nouveauté évolutive, la formation d'un squelette dur, qui a contribué de manière significative au rayonnement des animaux à la fin du Protérozoïque   et à la construction du plan corporel du métazoaire . Plus tard dans l'évolution, après la période Ediacaran 10.1098/rspb.1999.0605, la troisième classe de Porifera est apparue, les Calcarea, qui comprend un squelette de carbonate de calcium.

Les éponges hexactinellides sont caractérisées par des spicules siliceux qui présentent des symétries hexaactiniques, triaxoniques (cubiques) ou des morphologies dérivées par réduction des plans de construction de base des spicules. Leurs formes corporelles sont moins variables et plus structurées que celles des Demospongiae. Les Hexactinellida ont été divisés en deux lignées principales, les Amphidiscophora et les Hexasterophora. Ils sont en forme d'entonnoir à coupe et réalisent la stabilité de leur corps par des pentactines pinulaires, et rarement par des hexactines, tandis que la fixation au substrat est maintenue par des basalia (monactines). C'est la variation des basalies qui donne aux Amphidiscophora leur morphologie distinguée. Les basalia peuvent être groupés ou même mis en boule. Les espèces les plus remarquables de cet ordre sont Monorhaphis et Hyalonema en raison de leurs tailles. Le deuxième ordre des hexactinellides est représenté par les Hexasterophora qui comprennent un cadre dictyonal rigide provenant d'hexactines simples. Leurs plans corporels présentent généralement des formes ramifiées et anastomosées avec des plaques osculaires terminales. L'exemple le plus connu est Euplectella aspergillum.

Types de spicules

Tailles des différents types de spicules d'éponges marines
(A) Microsclere (sterraster) de Geodia spp.; (B) Microsclère (sigma) de Mycale quadripartita ; (C) Megasclere (oxea) de Haliclona epiphytica ; (D) Spicule tétralophose calthrop de l'homoscléromorphe Plakina (A)

Les spicules d'éponge peuvent être calcaires , siliceux . Des spicules siliceux sont parfois incrustés dans la spongine .

Les spicules se trouvent dans une gamme de types de symétrie.

Les monaxones forment de simples cylindres aux extrémités pointues. Les extrémités des monaxones diactinaux sont similaires, alors que les monaxones monactinaux ont des extrémités différentes : une pointue, une arrondie. Les monaxones diactinaux sont classés selon la nature de leurs extrémités : les oxea ont des extrémités pointues et les strongles sont arrondis. Les oxea et les strongles couverts de colonne vertébrale sont appelés respectivement acanthoxea et acanthostrongyles. Les monaxones monactiques ont toujours une extrémité pointue; ils sont appelés styles si l'autre extrémité est émoussée, tylostyles si leur extrémité émoussée forme un bouton ; et acanthostyles s'ils sont couverts d'épines.

Les triaxones ont trois axes ; dans les triodes, chaque axe porte un rayon semblable ; dans les pentates, le triaxone a cinq rayons, dont quatre se situent dans un même plan ; et les pinnules sont des pentacles avec de grandes épines sur le rayon non plan.

Les tétraxones ont quatre axes, et les polyaxones plus (description des types à incorporer à partir de ). Les spicules Sigma-C ont la forme d'un C .

Dendroclones peut être unique pour les éponges sont éteintes et de branchement spicules qui peuvent prendre des formes irrégulières, ou peuvent former des structures avec un I , Y ou X forme.

  • Les mégasclères sont de gros spicules mesurant de 60 à 2000  m et fonctionnent souvent comme les principaux éléments de support dans le squelette.
    • Les acanthostyles sont des styles épineux.
    • Anatriaenes, orthotriaenes et protriaenes sont des triaenes - mégasclères avec un long et trois rayons courts.
    • Les strongles sont des mégasclères dont les deux extrémités sont émoussées ou arrondies.
    • Les styles sont des mégasclères avec une extrémité pointue et l'autre arrondie.
    • Les Tornotes sont des mégaclères avec des extrémités en forme de lance.
    • Les tylotes sont des mégaclères avec des boutons aux deux extrémités.
  • Les microsclères sont de petits spicules mesurant de 10 à 60 m et sont dispersés dans tout le tissu et ne font pas partie de l'élément de support principal.
    • Les chélaes sont des microsclères avec des structures en forme de pelle aux extrémités. Les anisochélas sont des microsclères aux extrémités dissemblables. Les isochelas sont des microsclères avec deux extrémités similaires.
    • Les euasters sont des microsclères en forme d'étoile avec de multiples rayons rayonnant à partir d'un centre commun. Des exemples sont les oxyasters (euasters à rayons pointus) ou les sterrasters (euasters en forme de boule).
    • Les forceps sont des microsclères repliés sur eux-mêmes.
    • Les microstrongyles sont de petites tiges dont les deux extrémités sont émoussées ou arrondies.
    • Les microxéas sont de petites tiges dont les deux extrémités sont pointues.
    • Les sigmas sont des microsclères en forme de "C" ou de "S".

Formation

Les spicules sont formés par les sclérocytes , qui sont dérivés des archéocytes . Le sclérocyte commence par un filament organique et y ajoute de la silice. Les spicules sont généralement allongés à une vitesse de 1 à 10 µm par heure. Une fois que le spicule atteint une certaine longueur, il dépasse du corps cellulaire du sclérocyte , mais reste à l'intérieur de la membrane cellulaire . À l'occasion, les sclérocytes peuvent commencer un deuxième spicule alors que le premier est toujours en cours.

Spicules calcaires

Formation de spicules par les sclérocytes dans les éponges calcaires 
(A) Mouvement des cellules fondatrices (f) et épaississantes (t) pendant la formation de la diactine et de la triactine ; (B) formation in vivo de spicules par les sclérocytes (f = cellule fondatrice, t = cellule épaississante). Modifié de Voigt et al. (2017).
Diversité morphologique des spicules d'éponge 
Images SEM de divers microsclères et mégasclères de démosponges

La biominéralisation animale est un processus contrôlé et conduit à la production de matériaux composites minéraux-organiques qui diffèrent considérablement par leur forme et leurs propriétés matérielles de leurs homologues purement inorganiques. La capacité de former des biominéraux fonctionnels, tels que des endosquelettes et des exosquelettes , des coquilles protectrices ou des dents, avait été une étape importante dans l'évolution animale. La biominéralisation du carbonate de calcium, le type le plus répandu parmi les phylums animaux, a évolué plusieurs fois indépendamment, entraînant de multiples recrutements des mêmes gènes pour la biominéralisation dans différentes lignées.

Parmi ces gènes, les membres de la famille des gènes de l'anhydrase carbonique alpha (AC) sont essentiels pour la biominéralisation. Les CA sont des enzymes de liaison au zinc qui catalysent la conversion réversible du dioxyde de carbone et de l'eau en bicarbonate et en un proton. La liaison au zinc est médiée par trois résidus histidine essentiels à la fonction catalytique de la protéine . Les CA sont impliqués dans de nombreux processus physiologiques nécessitant une régulation ionique ou le transport du carbone, qui sont tous deux cruciaux pour la précipitation contrôlée des biominéraux carbonatés. Chez les mammifères, où ils sont le mieux étudiés, 16 CA différents sont exprimés dans des tissus spécifiques et actifs dans des compartiments subcellulaires définis. Les formes d'AC cytosoliques , mitochondriales , liées à la membrane et sécrétées peuvent être distinguées, et ces groupes se sont développés et réduits dans différents groupes d'animaux. Des CA spécifiques sont impliquées dans la biominéralisation des carbonates dans des lignées animales distinctes, y compris les éponges.

Parmi les éponges existantes, seules les éponges calcaires peuvent produire des spicules de calcite, alors que les spicules des autres classes sont siliceuses. Certaines lignées parmi les démosponges et quelques calcaréens ont des squelettes basaux massifs de carbonate de calcium, les soi-disant éponges corallines ou sclérosponges . Les CA biominéralisants utilisés par les démosponges productrices de carbonate ne sont pas orthologues aux CA impliqués dans la formation des spicules des éponges calcaires, suggérant que les deux types de biominéralisation ont évolué indépendamment. Cette observation est en accord avec l'idée que la formation de spicules calcitiques est une innovation évolutive des éponges calcaires.

Les formes des spicules d'éponges calcaires sont simples comparées aux spicules siliceuses parfois très élaborées des autres classes d'éponges. À quelques exceptions près, les spicules d'éponges calcaires peuvent être de trois types de base : les diactines monoaxoniques à deux pointes, les triactines à rayons à trois spicules et les tétractines à quatre rayons. Des cellules spécialisées, les sclérocytes, produisent ces spicules, et seuls quelques sclérocytes interagissent dans la formation d'un spicule spécifique : deux sclérocytes produisent une diactine, six sclérocytes forment une triactine et sept une tetractine. Une paire de sclérocytes est impliquée dans la croissance de chaque actine de ces spicules. Après une phase initiale, la cellule dite fondatrice favorise l'allongement de l'actine, la seconde, dite cellule d'épaississement chez certaines espèces, mais pas toutes, dépose du carbonate de calcium supplémentaire sur l'actine, au fur et à mesure qu'elle migre vers la cellule fondatrice. Les éponges calcaires ne peuvent posséder qu'un seul ou une combinaison des trois types de spicules dans leur corps, et dans de nombreux cas, certains types de spicules sont limités à des parties spécifiques du corps. Cela indique que la formation de spicules est sous contrôle génétique strict chez les éponges calcaires, et des AC spécifiques jouent un rôle essentiel dans ce contrôle génétique.

Spicules siliceux

Les spicules appartenant aux Geodiidae sont appelés « sterrasters »
Sterraster à rosettes lisses
Geodia atlantica ; (h) est le hile; la flèche pointe vers une rosette lisse composée de rayons. Échelle gauche 20 m, échelle droite 2 m.
Sterraster avec rosettes verruqueuses
Geodia macandrewii , échelle gauche 50 m, échelle droite 2 m

Les spicules siliceux dans les démosponges existent sous diverses formes, dont certaines ressemblent à de minuscules sphères de verre. On les appelle sterrasters lorsqu'ils appartiennent à la famille des Geodiidae et selenasters lorsqu'ils appartiennent à la famille des Placospongiidae .

Les spicules siliceux ont été décrits et illustrés pour la première fois en 1753 par Vitaliano Donati , qui les a trouvés dans l'espèce Geodia cydonium de la mer Adriatique : il a appelé ces spicules "petites boules". Ils sont plus tard appelés cristalloïdes globulaires, spicules globuleux ou globostellés par les taxonomistes des éponges, jusqu'en 1888, date à laquelle William Sollas a   finalement inventé le terme « sterraster » du grec sterros signifiant « solide » ou « ferme » – voir le diagramme à droite. Pendant ce temps, des spicules similaires en forme de boule sont observés dans un autre genre, Placospongia , et ceux-ci sont d'abord considérés comme des " sterrasters " avant que Richard Hanitsch n'invente le terme " selenaster " en 1895 pour ces différents spicules (venant du grec selene pour " lune " , se référant à la forme "demi-lune"). Enfin, un terme supplémentaire « aspidaster » est créé par von Lendenfeld en 1910, convaincu que les sterrasters aplatis du genre Erylus sont sensiblement différents de ceux de Geodia .

Aujourd'hui, les Geodiidae représentent une famille d'éponges très diversifiée avec plus de 340 espèces, présentes dans les eaux peu profondes à profondes du monde entier, à l'exception de l'Antarctique. Les spicules de sterrasters/aspidasters sont actuellement la principale synapomorphie des Geodiidae. La famille comprend actuellement cinq genres avec des sterrasters et plusieurs autres qui ont secondairement perdu leurs sterrasters. Les Geodia peuvent être des animaux massifs de plus d'un mètre de diamètre.

Illustré à droite : Les éponges de verre (hexactinellidés) peuvent vivre 15 000 ans.
À gauche : La plus grande structure de biosilice sur Terre est le spicule basal géant de l'éponge de verre des grands fonds Monorhaphis chuni .

Les Selenasters sont la principale synapomorphie de Placospongia (famille Placospongiidae , ordre Clionaida ), un genre monophylétique bien soutenu des eaux tempérées/tropicales peu profondes du monde entier. Ce n'est pas un genre très diversifié avec seulement 10 espèces actuellement décrites (WPD) et une poignée d' espèces non décrites . Les espèces de Placospongia sont généralement petites, encroûtantes et ne sont jamais présentes en forte densité.

Les sterrasters/sélénasters sont assez grands pour examiner en détail leurs surfaces avec un microscope optique. Cependant, l'utilisation du microscope électronique à balayage (MEB) a permis une compréhension significativement meilleure des micro-ornementations de surface. Quelques termes descriptifs sont également apparus pour décrire et comparer plus en détail les micro-ornementations de ces spicules en forme de boule. les spicules polyaxiaux tels que les sterrasters et les aspidasters, sont le résultat d'"actines" fusionnées (= branches d'asters, du grec pour "étoile"), plus tard recouvertes de "rosaces" constituées de différents "rayons". Le « hile » (du latin pour une « petite chose » ou « bagatelle » ou « l'œil d'un haricot ») est une petite zone sans rosettes ni aucune sorte de motif de surface. Il n'y a pas de termes particuliers pour décrire la surface des sélénasters, à l'exception du « hile », également présent. Bien qu'il ne semble pas y avoir de variation significative de la taille des rosettes et du hile entre les espèces, il a remarqué que les rosettes pouvaient être lisses ou verruqueuses et a émis l'hypothèse que ce caractère pourrait avoir une valeur phylogénétique s'il était étudié plus largement. De plus, la morphologie de la rosette semblait également variable entre Geodia , Pachymatisma et Caminella,   ce qui suggère qu'une étude plus détaillée de la surface des sterraster/aspidaster apporterait potentiellement de nouveaux caractères pour l'identification des genres Geodiidae.

La plus grande structure de biosilice sur Terre est le spicule basal géant de l' éponge de verre des grands fonds Monorhaphis chuni . Le schéma de droite montre :

(a) Jeunes spécimens de M. chuni ancrés au substrat boueux par un seul spicule basal géant (gbs). Le corps (bo) entoure le spicule comme un cylindre continu et rond.
(b) Les phases de croissance de l'animal sessile avec son GBS (gbs) qui l'ancre au substrat et maintient le corps mou environnant (bo). L'habitus caractéristique présente de grandes ouvertures auriculaires disposées linéairement (at) d'environ 2 cm de diamètre. Avec la croissance, le corps mou meurt dans la région basale et expose le SGB nu (a à c).
(c) Partie du corps (bo) avec ses ouvertures auriculaires (at). La surface du corps est entrecoupée d'ouvertures d'ingestion permettant un écoulement d'eau continu à travers des canaux à l'intérieur qui s'ouvrent dans des oscules qui sont centralisés dans des ouvertures auriculaires, les plaques criblées.
(d) M. chuni dans son habitat naturel de fond meuble des pentes bathyales au large de la Nouvelle-Calédonie. Les spécimens vivent à une profondeur de 800 à 1 000 m [23]. Dans cette région, l'éponge est présente à une densité de population de 1 à 2 individus par m 2 . Les animaux atteignent des tailles d'environ 1 m de long.
(e) Dessins de différentes éponges de verre ( hexactinellides ).

Spicule "cycle de vie"

Spicule "cycle de vie"
(A) Développement de spicules dans le mésohyle ; (AI) Formation de filament axial de spicule (AF) ; (AII) Croissance de spicules (SP) dans le sclérocyte ; (AIII) Croissance des spicules avec deux sclérocytes (SC) sur les pointes des spicules ; (AIV) Transport de spicule mature dans le corps de l'éponge ; (B) Mort d'éponge et carie corporelle; (C) Fragment d'éponge détaché avec des spicules; (D) Spicules dissociés. (C et D)

De la formation au dépôt

La formation des spicules est contrôlée génétiquement. Dans la plupart des cas, la première phase de croissance est intracellulaire ; il commence dans les sclérocytes (cellules amiboïdes responsables de la formation des spicules) dans le mésohyle et est médié par la silicatéine, une enzyme spéciale qui initie la formation du filament axial (abrité par le canal axial) qui fournit l'axe vertical du spicule. Le canal axial est rempli de matière protéique organique qui s'étend généralement jusqu'à la pointe du spicule nouvellement formé. La section transversale du canal axial diffère selon les principaux clades d'éponges qui produisent des spicules siliceux (il est triangulaire chez les démosponges, irrégulier chez les homoscléromorphes et quadrangulaire chez les hexatinellidés. Chez les calcaréens (produisant des spicules calcaires) le canal axial n'est pas développé. La géométrie et la La longueur du filament axial détermine la forme du spicule. Dans les spicules desmoïdes des "lithistides" (un groupe informel de démosponges avec des squelettes articulés), cependant, le filament axial est plus court que les bras du spicule et il est possible que seules des molécules organiques soient impliqués dans le processus de formation des spicules.

Lors de la formation des spicules siliceux (Calcarea présente différents mécanismes de biominéralisation des spicules), les éponges obtiennent du silicium sous forme d'acide silicique soluble et le déposent autour du filament axial, au sein d'une membrane spéciale appelée silicalemme. La silice est d'abord présentée sous forme de petits granules de 2 m qui sont fusionnés en de plus grandes sphères (ou fusionnés ensemble au cours du processus de biofrittage dans Hexactinellida. Après un certain temps, de la silice amorphe est ajoutée, formant des couches concentriques uniformément déposées, séparées les unes des autres par des particules organiques ultrafines. A ce stade, les spicules immatures sont sécrétés par le sclérocyte et recouverts de pseudopodes d'une à plusieurs cellules, et le processus de dépôt de silice et de croissance des spicules se poursuit.

Après avoir terminé le dépôt de silice (ou pendant cette phase), le spicule est transporté au bon endroit dans le corps de l'éponge par des cellules mésohyl rampantes, où les spongocytes sécrètent des fibrilles de spongine autour d'eux et les relient aux spicules adjacents. Chez certains hexatinellidés, caractérisés par un squelette rigide, la fusion des spicules semble se produire parallèlement à la sécrétion des spicules.

Lorsque les éponges sont vivantes, leurs spicules fournissent un "cadre" structurel. Suite à leur mort, le corps et la structure du squelette, notamment celui des démosponges dont les spicules ne sont reliés entre eux que par des fibres de collagène périssables, se désagrègent rapidement laissant les spicules « libres ». Pour cette raison, les éponges sont rarement entièrement préservées dans les archives fossiles. Leurs spicules, cependant, sont incorporés dans les sédiments, devenant souvent l'un des principaux composants des roches sédimentaires. Parfois, les spicules s'accumulent en d'énormes agglomérations appelées tapis ou lits de spicules. Ces accumulations sont caractéristiques des eaux polaires. Les spicules peuvent se fossiliser pour former un type spécial de roches appelées spiculites ("spongillites" pour spicules d'éponges d'eau douce); ces types de roches sont connus dans le monde entier et se sont formés tout au long du Phanérozoïque. La sédimentation biosiliceuse entraîne parfois la formation de cherts spiculitiques (dans ce qu'on appelle des rampes de verre) qui sont enregistrées du Permien à l'Éocène dans de nombreuses régions du monde.

spiculites

Lorsque les corps d'éponges mortes se désintègrent, les spicules s'incorporent aux sédiments marins et s'accumulent parfois en d'énormes agglomérations appelées tapis ou lits de spicules, ou se fossilisent pour former un type spécial de roches appelées spiculites.

L'enregistrement des spicules d'éponges fossiles et subfossiles est extraordinairement riche et sert souvent de base à des reconstructions de grande envergure des communautés d'éponges, bien que les spicules soient également porteurs d'informations écologiques et environnementales importantes. Les exigences et préférences spécifiques des éponges peuvent être utilisées pour interpréter l'environnement dans lequel elles vivaient et reconstruire les oscillations des profondeurs d'eau, du pH, des températures et d'autres paramètres, fournissant des instantanés des conditions climatiques passées. À leur tour, les compositions isotopiques du silicium dans les spicules (δ30Si) sont de plus en plus souvent utilisées pour estimer le niveau d' acide silicique dans les milieux marins tout au long de l'histoire géologique, ce qui permet de reconstituer le cycle de la silice et la circulation océanique passés .

Les spicules fournissent un support structurel pour maintenir la position verticale du corps, minimisent le coût métabolique de l'échange d'eau et peuvent même dissuader les prédateurs. Ils se développent souvent dans différentes tailles et dans une grande variété de formes tridimensionnelles, dont beaucoup sont uniques aux taxons au niveau du clade ou même de l'espèce. Les démosponges sont caractérisées par des spicules de symétrie monaxonique ou tétraxonique. Les hexatinellidés produisent des spicules de symétrie hexaactinique ou triaxonique (cubique) ou des formes qui sont clairement dérivées de telles morphologies. Les spicules des homoscléromorphes représentent des tétractines particulières ( calthrops ) et leurs dérivés qui proviennent de la réduction ou de la ramification des gaines. Les spicules de Calcarea sont produits sous trois formes de base : les diactines, les triactines et les tetractines.

La composition minérale des spicules d'éponges fait de ces structures les parties les plus résistantes des corps spongieux et garantit la capacité des spicules à résister à divers processus taphonomiques , de sorte qu'ils constituent souvent la seule preuve de la présence de certaines éponges dans un écosystème. Même si les éponges sont souvent connues à partir de riches assemblages de spécimens conservés physiquement, une partie importante de leurs archives fossiles et subfossiles est également représentée par leurs spicules. En gardant cela à l'esprit, les spicules peuvent être d'une importance cruciale pour les reconstructions de communautés d'éponges éteintes ou cryptiques (se cachant dans les cols et les grottes) ; et, en effet, ils ont été étudiés en particulier en ce qui concerne leur signification taxonomique. Les morphologies des spicules et leur disposition, ainsi que d'autres caractéristiques importantes des éponges, telles que la forme, la consistance et la couleur, sont essentielles lors de l'identification des éponges.

Contrairement aux fossiles d'éponges au corps entier, les spicules sont communs dans de nombreux environnements de dépôt . Leur importance, cependant, est souvent sous-estimée, ce qui est principalement dû aux difficultés à attribuer des spicules dissociés aux taxons d'éponges ou à la rareté du matériel.

Interaction avec la lumière

Des recherches sur l' Euplectella aspergillum (panier de fleurs de Vénus) ont démontré que les spicules de certaines éponges des grands fonds ont des caractéristiques similaires à celles de la fibre optique . En plus de pouvoir piéger et transporter la lumière, ces spicules présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux fils à fibres optiques commerciaux. Ils sont plus solides, résistent mieux au stress et forment leurs propres éléments de soutien. De plus, la formation à basse température des spicules, par rapport au processus d'étirage à haute température des fibres optiques commerciales, permet l'ajout d' impuretés qui améliorent l' indice de réfraction . De plus, ces spicules ont des lentilles intégrées aux extrémités qui recueillent et focalisent la lumière dans des conditions sombres. Il a été théorisé que cette capacité peut fonctionner comme une source de lumière pour les algues symbiotiques (comme avec Rosella racovitzae ) ou comme un attracteur pour les crevettes qui vivent à l'intérieur du panier de fleurs de Vénus. Cependant, aucune décision définitive n'a été prise; il se peut que les capacités lumineuses soient simplement un trait coïncident d'un élément purement structurel. Les spicules canalisent la lumière au plus profond des éponges marines.

Voir également

Les références

Autres références