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Revista de biología marina y
oceanografía
Revista de Biología Marina y Oceanografía 44(3): 673-683, diciembre de 2009 ARTICULOS Anatomía del sistema reproductor femenino y masculino de Sinum cymba (Menke, 1828) (Gastropoda: Naticidae) Anatomy of the female and male reproductive system of Sinum cymba (Menke, 1828) (Gastropoda: Naticidae) Alejandra A. Covarrubias 1* y María Soledad Romero 1 (^1) Departamento de Biología Marina, Facultad de Ciencias del Mar, Universidad Católica del Norte, Casilla 117, Coquimbo, Chile *acp008@ucn.cl ABSTRACT A description of the reproductive system of Sinum cymba , gastropod Naticidae is revealed by optical and electronic microscopy. The anatomy of the females and males reproductive system agrees with descriptions for other members of this family. The female reproductive system is formed by a gonopore, the oviduct, a bursa copulatrix, a seminal receptacle, the capsule gland, the albumen gland and the ovary. The female can store sperm in the seminal receptacle. Sexual dimorphism the foot was determined. In opposition of what was
expected, no signals of imposex were observed. The male reproductive system is formed by the penis which contains the vas deferens and a gland, the seminal vesicle and the testicle. The organization of germinal cells in males of S. cymba differs from the pattern described for most of the marine gastropod species and it is characterized by the occurrence of cells closely adhered to the walls of the seminiferous tubules in some of the stages of the spermatogenesis. This intratubular distribution is homogenous in all tubules of the gonad and constant through the year. This pattern of intratubular distribution would be an indicator of a continuous gametogenic cycle type for this group of gastropod. Key words: Naticids, reproduction, gonadal organization, pedal ovipositor RESUMEN Se realiza una descripción mediante microscopía óptica y electrónica del sistema reproductor de Sinum cymba , gasterópodo Naticidae. La anatomía del sistema reproductor de hembras y machos coincide con el patrón descrito en la literatura para otros miembros de esta familia. El sistema reproductor femenino está formado por un gonoporo, oviducto, bursa copulatrix, receptáculo seminal, glándula de la cápsula, glándula de la albúmina y ovario. Las hembras poseen la capacidad de almacenar espermatozoides en el receptáculo seminal. Se determinó dimorfismo sexual del pie. Contrario a lo esperado, no se registró imposex. El sistema reproductor masculino está formado por el pene que contiene el vaso deferente y una región glandular, la vesícula seminal y el testículo. La organización de las células germinales en los machos de S. cymba difiere del patrón descrito para la mayoría de las
pene en las hembras inducido por tributilestaño (Horiguchi et al. 1997, Horiguchi et al. 2001). En Chile se ha registrado la ocurrencia de 28 miembros de la Familia Naticidae incluyendo tres representantes del género Sinum : S. praetenius (Couthoy, 1852), S. antarcticus (Couthoy, 1852) y S. cymba (Menke, 1828).Esta última es una de las especies de mayor tamaño dentro de la familia Naticidae (Keen 1971) y posee un amplio rango de distribución, desde el Ecuador hasta Valparaíso, Chile (Keen 1971, Ramírez 1987, Álamo & Valdivieso 1987, Lancellotti & Vásquez 2000). La información sobre su biología reproductiva se limita a tres aspectos: la forma de las oviposturas, el modo de desarrollo y el ciclo reproductivo (Rodríguez 1997, Romero et al. 2003). El objetivo de este estudio es describir la anatomía del sistema reproductivo de Sinum cymba a nivel macroscópico e histológico, comparando estos caracteres con grupos relacionados en la actual clasificación de Caenogastropoda. MATERIAL Y MÉTODOS Para describir el sistema reproductor de machos y hembras de S. cymba, se recolectaron mediante buceo apnea, 31 machos y 21 hembras desde la bahía La Herradura, Coquimbo (29º58'S; 71º 22'W). Debido a su bajo número y hábitos nocturnos, los ejemplares se recolectaron esporádicamente, en noviembre y diciembre de 2006, enero, marzo, abril, julio, octubre y noviembre de 2007, abril de 2008 y julio de 2009. Una vez en el laboratorio, los ejemplares se dejaron en seco por 20 minutos y luego se registró el peso húmedo, la altura máxima, la abertura peristomal, y en el caso de los machos la longitud del pene (Tabla 1). De cada ejemplar se extrajeron dos muestras de
aproximadamente 0,5 cm 3 de tejido gonadal y otras partes del aparato reproductor, las que fueron fijadas con solución de Davidson's (Shaw & Battle 1957), para histología, y con glutaraldehído al 2% en buffer cacodilato 0,1 M (Turner & Boyle 1975), para microscopía electrónica. La preparación de las muestras histológicas se basó en el protocolo descrito por Martoja & Martoja-Pierson (1970). Las muestras histológicas fueron lavadas en etanol 70%, deshidratadas en una serie creciente de etanol, aclaradas en xilol e incluidas en Paraplast® Plus. Posteriormente, los bloques fueron cortados en secciones de 5 a 7 μm y teñidos con Hematoxilina-Eosina (H-E). Cortes adicionales de tres machos y una hembra fueron teñidos con tricrómico de Mallory. Tabla 1. Datos morfométricos de machos y hembras de Sinum cymba Table 1. Morphometric dates of males and females of Sinum cymba Las muestras para microscopía electrónica de barrido (MEB) fueron deshidratadas en una serie creciente de etanol, a punto crítico en una secadora Tousimis ® , Samdri ® -780A, montadas en portaobjetos de bronce y cubiertas con oro en una ionizadora de metales JEOL JFC- 1100 (Fine Coat ® ion Sputter). Las muestras se observaron y fotografiaron en un microscopio de barrido JEOL, JSM-T300.
Figura 1. Sinum cymba. A) Sistema reproductor femenino, B) El ovipositor en el surco derecho del propodio. (C-A: glándula de la cápsula-glándula de la albúmina, Co: concha, GF: gónada femenina, Gp: gonoporo, Pro: propodio, Ovi: ovipositor, (): ubicación interna de la bursa copulatrix y del receptáculo seminal) Figure 1. Sinum cymba. A) Female reproductive system B) The ovipositor in the propodial right groove. (C-A: capsule gland- albumen gland, Co: shell, GF: female gonad, Gp: gonopore, Pro: propodium, Ovi: ovipositor, (): internal location of bursa copulatrix and the seminal receptacle) Detrás del tentáculo derecho se ubica el gonoporo, destacado por un promontorio rugoso, de tono obscuro que circunda la apertura (Fig. 1A). El gonoducto está delimitado en toda su longitud por un epitelio cilíndrico ciliado. El gonoducto es tubular hasta atravesar el borde del manto y posteriormente, se hace amplio, sinuoso y obliterado. Esta forma está determinada por las glándulas de la cápsula y de la albúmina que se encuentran asociadas y plegadas formando una
estructura compacta. En la región dorsal de la primera porción del gonoducto se encuentra la bursa copulatrix. Esta estructura en corte transversal es de forma triangular y está dividida en lamelas formadas por los pliegues del conducto central (Figs. 2B, C). Bajo la bursa, hacia el costado izquierdo se encuentra el receptáculo seminal (Fig. 2B). El receptáculo tiene forma sacular, mide 0,5 mm de diámetro por 2 mm de longitud aproximadamente, está delimitado por musculatura circular e incluido en una región de tejido conectivo. El lumen está delimitado por un epitelio cilíndrico, ciliado y plegado, al cual se encuentran asociados espermatozoides maduros adheridos por su cabeza a las células del epitelio. Ocasionalmente se encontraron espermatozoides desorganizados en el lumen del receptáculo (Fig. 2D). Figura 2. Sistema reproductor femenino de Sinum cymba. A) Corte transversal de ovipositor (Mallory), B) Sección transversal de la bursa copulatrix, C) Bursa copulatrix (H-E), D) Receptáculo seminal. El inserto muestra el epitelio luminal (H-E), E) Glándula de la cápsula (H-E), F) Glándula de la albúmina (Mallory), G) Ovario (H-E), H) Morfología de los ovocitos (MEB). (BC: bursa copulatrix, C: glándula de la cápsula, CEs: cabeza del espermatozoide, CG: células glandulares, Cn: tejido conectivo, Ep: células epiteliales, Es: espermatozoides, GC: células de la glándula de la cápsula, GA: células de la glándula de la albúmina, A: glándula de la albúmina, Hp: hepatopáncreas, M: células musculares, Ov: ovocitos maduros, Ovo: ovogonias, OI: ovocito inicial, OP: ovocito previtelogénico, V: gránulos de vitelo, RS: receptáculo seminal, VG: vesícula germinativa) Figure 2. Female reproductive system of Sinum cymba. A) Transversal section of the ovipositor (Mallory), B) Transversal section of bursa copulatrix, C) Bursa copulatrix (H-E), D) Seminal
La glándula de la cápsula está formada por células piriformes agrupadas en forma de U. En una misma agrupación se distinguen, intercaladamente, dos tipos de células según su afinidad tintorial (Fig. 2E). La glándula de la cápsula se encuentra estrechamente asociada a la glándula de la albúmina, sin límite aparente. Los acinos de la glándula de la albúmina están formados por células globosas, con núcleo pequeño y excéntrico y citoplasma poco afín a la H-E y al tricrómico de Mallory (Fig. 2F). Macroscópicamente, el ovario es de color naranjo pálido. Está delimitado por un epitelio cilíndrico y subyacente a éste se encuentran fibras musculares y tejido conectivo. Los túbulos miden 370,2 ± 65,4 μm de diámetro (n = 40). Las ovogonias miden 5,7 ± 1, μm (n = 40) de diámetro, están adheridas estrechamente a la pared del túbulo y su citoplasma es homogéneamente basófilo. Los ovocitos previtelogénicos miden 19,6 ± 6,5 μm (n = 90) de diámetro, se encuentran adheridos a la pared del túbulo, pero proyectados hacia el lumen. Poseen una vesícula germinativa clara y el citoplasma es heterogéneamente eosinófilo (Fig. 2G). Los ovocitos maduros son esféricos, miden 90,4 ± 12,7 μm (n = 90) de diámetro, poseen gránulos de vitelo eosinófilos, una vesícula germinativa pequeña, excéntrica y un nucléolo (Figs. 2G, H). Se encontraron ovocitos vitelogénicos y previtelogénicos en todos los túbulos de todos los ejemplares muestreados. Sistema reproductor masculino El sistema reproductor masculino está formado por un pene situado detrás del tentáculo derecho, un gonoducto, la vesícula seminal y el testículo (Fig. 3A). A diferencia de las hembras, el surco derecho del propodio en machos es liso y homogéneo en color (Fig. 3B). El surco está delimitado por un epitelio cilíndrico, ciliado, bajo el cual se
Figura 4. Sistema reproductor masculino de Sinum cymba. A) Corte transversal del surco derecho del propodio (Mallory), B) Corte transversal del pene. El Inserto muestra el vaso deferente (Mallory), C) Testículo (H-E), D) Corte transversal de un túbulo seminífero (H-E), E) Espermatozoides (MEB), F) Unión de túbulos seminíferos y vesícula seminal. El inserto muestra los espermioductos (H-E), G) Vesícula seminal (Tricómico de Mallory), H) Espermatozoides y 'figuras de mielina' (MET). (Ces: cabeza del espermatozoide, CG: células glandulares, Ci: espermatocitos, Cs: espermioductos, Ep: células epiteliales, Es: espermatozoides, Et: espermátidas, Fl: flagelo, FM: figuras de mielina Go: espermatogonias, M: células musculares, N: núcleo, TTr: túbulo en transformación, TS: túbulos seminíferos, VS: vesícula seminal) Figure 4. Male reproductive system of Sinum cymba. A) Transversal section of propodial right groove (Mallory), B) Transversal section of penis. The inset shows the vas deferens (Mallory), C) Testis (H-E), D) Transversal section of seminiferous
tubule (H-E), E) Sperm (SEM), F) Transversal section of testis and seminal vesicle. The inset shows the spermducts (H-E), G) Seminal vesicle (Mallory), H) Sperm and 'myeline figure' (TEM). (Ces: head of spermatozoa, CG: gland cells, Ci: spermatocytes, Cs: spermducts, Ep: epithelial cells, Es: sperm, Et: spermatids, Fl: tail, FM: myelin figures, Go: spermatogonia, M: muscle cells, N: nucleus, TTr: tubule in transformation, TS: seminiferous tubules, VS: seminal vesicle)
abundante líquido blanco. Microscópicamente, está formada por acinos de células cilíndricas ciliadas de 41,8 ± 11,1 μm de altura (n = 40). El lumen de los acinos es amplio y aloja gran cantidad de espermatozoides desorganizados. In vivo , los espermatozoides recolectados de esa porción son maduros y móviles. Las células de la vesícula seminal contienen abundantes gránulos amarillo anaranjados en su citoplasma (Fig. 4G). Mediante MET se observó que las células de la vesícula seminal contienen espermatozoides encerrados en vesículas membranosas. En otras vesículas de estas células se observaron enrollamientos de membranas denominados 'figuras de mielina' (Fig. 4H). DISCUSIÓN Este estudio confirma que Sinum cymba es una especie gonocórica. No se evidenció imposex en ninguna de las 20 hembras analizadas a pesar de ser un fenómeno detectado en otros gasterópodos de la bahía La Herradura como Xanthochorus cassidiformis (Espinoza & Osorio 20021 ) y Priene scabrum (obs. pers.) y en otros Naticidae como Neverita didyma (= Glossaulax didyma ) de las costas de Japón (Horiguchi et al. 1997, Horiguchi et al. 2001). El sexo de la mayoría de los gasterópodos sólo se puede determinar mediante la observación del pene que está oculto por la concha o analizando la distribución de tamaños por sexo (Bernard 1968, Hyman 1967, Webber 1977). En este estudio se determinó la ocurrencia de una estructura glandular conspicua en el pie de las hembras que no se ha descrito para otros miembros de la familia y que denominamos ovipositor pedal. El desove de Lunatia nitida en cautiverio descrito por Ziegelmeier (1961) evidencia la importancia de este surco propodial en la formación de la ovipostura, sin embargo, el autor fue incapaz de
utilizarlo como carácter distintivo de los sexos. Tampoco se incluye esta estructura en la descripción anatómica del sistema reproductivo de Natica fasciata ni Polinices mellosus (Riedel 2000). En el grupo Caenogastropoda se ha descrito un ovipositor para miembros de Littorinoidea, como un surco glandular ubicado en la cabeza, detrás y debajo del tentáculo derecho que conduce las cápsulas en dirección al pie (Buckland-Nicks & Chia 1990). Si bien, hay una diferencia anatómica, en ambos grupos estas estructuras 'como grieta' colaboran en la depositación de las cápsulas y en el caso de S. cymba su aspecto macroscópico servirá para determinar el sexo de los ejemplares con facilidad. El sistema reproductor de la hembra concuerda con el patrón general descrito para Caenogastropoda (Hyman 1967, Webber 1977), sin embargo, cabe destacar diferencias con L. nitida. Ziegelmeier (1961) describe un gonoducto tubular, paralelo al recto, con el gonoporo a la altura del ano y bajo el cual un 'canal de huevo' recibe los cigotos y los transporta hasta el pliegue del propodio. Dicho canal no se encuentra en S. cymba y el gonoporo situado delante del ano y detrás del tentáculo derecho, desemboca directamente al ovipositor pedal. En el sistema de S. cymba destacan dos estructuras conspicuas que no se han descrito en otros Naticidae: la bursa copulatrix y el receptáculo seminal. Ambas son comunes en gasterópodos, pero varían en su forma y su función ha sido discutida (Roth 1960, Hyman 1967, Webber 1977, Reid 1989). La forma de saco, la estructura histológica y la asociación de los espermatozoides al epitelio del receptáculo de S. cymba es ampliamente coincidente con las descripciones dadas para la mayoría de las especies de Caenogastropoda (Roth 1960, Hyman, 1967, Reid
ciliatura favorecerían el encuentro y unión efectiva de los gametos. Por otro lado, la ocurrencia de ovocitos en desintegración y la apariencia secretora de las células sugiere la función de sitio de degradación. Esto último podría ser causado por el estrés que sufren los individuos al salir de su medio o podría corresponder a un proceso usual de eliminación de células como se ha sugerido para Helisoma duryi (Clelland et al. 2001). Hay antecedentes sobre la actividad de la fosfatasa alcalina en el lumen de la bursa de H. duryi. Esta enzima incrementa después de la cópula coincidiendo con la muerte de los espermatozoides remanentes en esa estructura (Clelland et al. 2001). Por último, no se descarta que la desintegración de los gametos corresponda a un artefacto debido al tratamiento de las muestras. Determinar la función de la bursa copulatrix en S. cymba requerirá mayor número de observaciones y estudios experimentales. En el sistema reproductor masculino la morfología del pene y las glándulas asociadas son considerados caracteres taxonómicos (Reid 1989, Kool 1993b). Contrario a S. cymba , otros Naticidae como Lunatia nitida y Polinices mellosus poseen un vaso deferente abierto (Ziegelmeier 1961, Riedel 2000). Esta condición es considerada un 'estado primitivo' dentro de los gasterópodos (Riedel 2000, Ponder 1984). De acuerdo a esto, Sinum se ubicaría como un taxon más terminal dentro de Naticidae coincidiendo con el análisis de otras características morfológicas (opérculo y concha) y moleculares (Hülsken 2008). Cabe destacar la ubicación de la glándula prostática en el pene de S. cymba. Usualmente esta glándula, cuya función se relaciona con la nutrición y protección de los espermatozoides, se ubica en una porción del gonoducto anterior al pene (Hyman 1967, Ried 1989, Adiyodi &
Adiyodi 1991). Ponder (1984) informa que algunas especies de Rissoidae desarrollan glándula prostática en el pene y que tal ubicación puede ser usada como un carácter taxonómico. Para la familia Naticidae no existe información que permita evaluar esta característica como herramienta taxonómica ni relacionarla con otros aspectos reproductivos. En la vesícula seminal se determinó la presencia de espermatozoides y 'figuras de mielina' dentro de células de esta estructura. Las figuras son restos de membrana enrolladas producidas habitualmente por la reabsorción de organelos o fagocitosis de células desgastadas o cancerígenas (Pardo 1996, Castejón 2008). La fagocitosis de espermatozoides en la vesícula seminal también se ha descrito para otros gasterópodos (Buckland-Nicks & Chia 1976, Adiyodi & Adiyodi 1991). Estas evidencias sugieren que además de la función usualmente asignada a esta estructura como secretora del medio seminal, también serviría para reabsorber los espermatozoides menos viables o envejecidos. El envejecimiento o disminución de la capacidad fecundante se ha demostrado en litorínidos cuyos espermatozoides almacenados durante un período de tiempo en el sistema reproductor femenino, tienden a fusionar sus membranas plasmáticas quedando incapacitados para movilizarse y fecundar (Buckland-Nicks et al. 1999). La organización intratubular masculina observada en S. cymba es similar a la descrita para otra especie de Naticidae, Glossaulax didyma (Kim et al. 2007) y se caracteriza por células germinales estrechamente asociadas a las paredes de los túbulos seminíferos y un lumen amplio. A diferencia de estas especies, en la mayoría de los prosobranquios los estados más tempranos de la gametogénesis están
