SVILUPPO DEI TUNICATI

PERCHE’ I TUNICATI?

• Laurent Chabry (1886) introdusse le ascidie (classe del subphylum degli urocordati o tunicati) come modello di sviluppo, per le loro caratteristiche:

– Sviluppo rapido– Facile manipolazione al fine di

produrre malformazioni (cellule di grandi dimensioni)

– Limitato numero di tipi cellulari

– Regioni citoplasmatiche colorate (alcune specie)

I TUNICATI SONO CORDATI “PART-TIME”

La larva dei tunicati è provvista di notocorda, perduta con la metamorfosi

Ascidian Morphological

Diversity

(A) Tadpole larvae of the

solitary ascidian Ciona

intestinalis (top), and the

colonial ascidian

Botrylloides violaceus

(bottom). (B) Adult colony

of the colonial ascidian

Botryllus schlosseri. A

single zooid (clone) is

outlined. (C) Two adults

(asexual clones) of the

compound ascidian,

Clavelina huntsmani. (D)

Adult Ciona intestinalis.

Both sperm and eggs are

visible.

…Ascidians are simple chordates (Urochordata, Ascidiacea) and theirembryogenesis shows the following characteristics. (1) Eggsdevelop into tadpole larvae that have the basic body plan ofchordates, characterized by a dorsal neural tube and tail containinga notochord flanked by bilateral muscle tissue. (2) Theirorganization is much simpler than that of a vertebrate. They consistof a small number of cells and cell types, and cell lineages areinvariant among individuals. (3) Fate restriction of blastomeres to asingle cell type is almost completed as early as the 110-cell stage.(4) Precursor blastomeres of several cell types show cell-autonomous development which led to the term ‘mosaic’development more than a century ago.

Thus, ascidian embryogenesis is characterized by simplicity, afeature that may enable the mechanisms of cell fatespecification for the entire embryo and for every cell type atboth the cellular and molecular level to be understood…

Dall’800 ad oggi non è cambiato molto sui criteri di scelta dei

modelli….

UOVO DEI TUNICATIUovo non fecondato:

– oligolecitico– distribuzione simmetrica

dei pigmenti citoplasmatici

Meccanismi cellulari– I fase (B-C) dipende

dai filamenti di actina del cortex e da filamenti intermedi profondi: contrazioni del citoplasma animale

– II fase (C-D) dipende dai microtubuli generati dal centriolomaschile Conklin, 1905

Uovo fecondato:− dissoluzione dell’involuro

nucleare con rilascio di plasma chiaro

− migrazione del plasma chiaro e di quello giallo al polo vegetativo

PATTERN DI SVILUPPO DEI TUNICATI

Segmentazione oloblastica bilaterale:– I piano meridiano, stabilisce la simmetria dx/sx– II piano meridiano, crea due grandi cellule anteriori

e due piccole posteriori– Le successive divisioni identificano le due metà

dell’embrione e portano alla formazione di un piccolo blastocele

MAPPA PRESUNTIVA DI STYELA PARTITA

PATTERN DI SVILUPPO DEI TUNICATI

• Gastrulazione (inizia nella regione della semiluna gialla):

– Invaginazione dell’endoderma– Involuzione del mesoderma– Epibolia dell’ectoderma

• Neurulazione e formazione della notocorda in posizione mediana

• Formazione della muscolatura laterale

DESTINO DEI PLASMI COLORATI Styela partita

Durante la segmentazione le porzioni di citoplasma colorato vengono ripartite nelle cellule figlie:

– plasma chiaro ectoderma– plasma giallo mesoderma– plasma grigio scuro endoderma– plasma grigio chiaro tubo neurale e notocorda

SPECIFICAZIONE AUTONOMA NEI TUNICATI

Esperimenti di isolamento

(Chabry, 1886)L’asportazione di specifici blastomeri risulta in:

• formazione da parte del blastomero isolato della struttura cui avrebbe dato origine nell’embrione

• formazione di un embrione mancante della parte di cui era responsabile il blastomero asportato

SVILUPPO A MOSAICO

SPECIFICAZIONE AUTONOMA NEI TUNICATI

Esperimenti di eliminazione di citoplasma (“Loss OfFunction”). La rimozione di plasma posteriore vegetativo risulta in una larva anomala, a simmetria radiale, che manca di coda e di cellule muscolari

normale

normaleLOF LOF

SPECIFICAZIONE MUSCOLARE NEI TUNICATI

• Il componente del plasma posteriore che determina il

differenziamento muscoiare è stato identificato in

Macho1:

– Si localizza nell’emisfero vegetativo nell’uovo non fecondato

– Migra nella semiluna gialla

– È presente nelle cellule B4.1 e poi in quelle del muscolo

prospettico

SPECIFICAZIONE AUTONOMA NEI TUNICATI (?)

Le prove raccolte sulla specificazione del muscolo inducono a concludere che gli embrioni di tunicati seguano uno sviluppo a mosaico, ma…

SPECIFICAZIONE CONDIZIONATA NEI TUNICATI

• Quando allo stadio di 8 cellule i blastomeri vengono separati in 4 doppietti:

– Il paio animale posteriore dà ectoderma

– Il paio vegetativo posteriore dà endoderma, mesenchima, muscolo

– Le coppie animale e vegetativa anteriori nondanno tessuto nervoso, se isolate, ma solo se riunite