The nervous system of cheilostome bryozoans

Jakob Prömer

doi:10.25365/thesis.61840

You are here: University of Vienna PHAIDRA Detail o:1364452

Title (eng)

The nervous system of cheilostome bryozoans

Parallel title (deu)

Das Nervensystem cheilostomer Bryozoen

Author

Jakob Prömer

Advisor

Thomas Schwaha

Co-Advisor

Andy Sombke

Assessor

Thomas Schwaha

Abstract (deu)

Bryozoen sind aquatische, sessile Filtrierer die sowohl marine als auch brackische Habitate bewohnen. Sie bilden Kolonien aus einer Vielzahl einzelner Individuen, genannt Zooide. Die meisten rezent vorkommenden Arten gehören zum Taxon Cheilostomata. Diese Gruppe besitzt unter anderem eine kalzifizierte Körperwand. Das Nervensystem dieser Gruppe ist wenig untersucht. Wesentliche morphologische Daten wurden mit Methylenblau Vitalfärbungen und Silberausfällung am Nervensystem der Tiere erhoben. Diese Methoden wurden später mit moderneren komplementiert. Der Fokus dieser Studie liegt auf der Charakterisierung und Analyse des autozooidalen Nervensystems cheilostomer Bryozoen. Die Analyse basiert auf Daten von sechs Arten aus fünf der wichtigsten Cheilostomata Taxa. Traditionelle und moderne Methoden wurden angewandt, um diese gegeneinander zu evaluieren. Dadurch soll zukünftige neuroanatomische Forschung an dieser, aber auch anderen Tiergruppen erleichtert werden. Die Ergebnisse zeigen ein gemeinsames Grundmuster im Nervensystem der untersuchten Gruppen. Das Zerebralganglion kommt an der Lophophorbasis zu liegen. Ein deutliches Nervenbündel umringt von dort die Mundöffnung als circumoraler Nervenring. Vier Nervenbündel ziehen vom Zerebralganglion Richtung distal um externe Muskeln wie etwa Parietal- und Operkulum Okklusor Muskeln durch die Tentakelscheide zu innervieren. Fünf Nervenbündel innervieren den Verdauungstrakt. Sie ziehen vom Gehirn entlang des Pharynx bis zur Cardia. Im übrigen Verdauungstrakt liegen keine deutlichen Nervenbündel. Die Tentakel der Tiere sind durch je vier Nervenbündel innerviert. Mediofrontale Tentakelnerven entspringen direkt vom circumoralen Nervenring. Die übrigen Nerven entspringen Radialnerven, die je zwischen zwei Tentakeln in intertentakuläre Gruben ragen. Pro Radialnerv ziehen zwei Laterofrontalnerven in die jeweils benachbarten Tentakel. Oralseitig entspringt jedem Radialnerv ein Abfrontalnerv, analseitig zwei. Diese Daten decken sich mit Forschungsergebnissen früherer Studien. Die gesammelten Daten formen die Basis einer Grundmuster-Analyse des cheilostomen autozooidalen Nervensystems. Ein ähnliches Muster findet sich in ctenostomem Bryozoen wodurch das hier beschriebene Muster auch Gymnolaemata zutrifft. Das Vorhandensein konzentrierter Neuritenbündel und Innervierung der Tentakel durch vier oder sechs Tentakelnerven unterstützt die Position von Cyclostomata als Intermediärtaxon zwischen Gymnolaemata und Phylactolaemata. Phylactolaemata besitzen wenige abgegrenzte Nervenbündel, die sich je nach Innervierungsziel in der Tentakelscheide oder im Visceraltrakt in diffuse Nervenplexi teilen. Im Unterschied zu den anderen Gruppen haben Phylactolaemata immer sechs Tentakelnerven. Diese Unterschiede unterstützen Phylactolaemata als Schwestergruppe zu Myolaeamaten, den übrigen Bryozoa.

Abstract (eng)

Bryozoans are sessile aquatic suspension feeders in mainly marine, but also freshwater habitats. Most species belong to the marine and calcified Cheilostomata. Since this taxon remains mostly unstudied regarding their neuroanatomy, the focus of this study is the characterization and ground pattern reconstruction of the autozooidal nervous system of this taxon. Two classical and two modern neuronal tracing techniques were tested and evaluated for future neuroanatomical studies. The analysis is based on data from six representatives of several major cheilostome taxa. Results reveal a common innervation pattern in the investigated species. The cerebral ganglion is located at the base of the lophophore, from where neurite bundles embrace the mouth opening to form a circumoral nerve ring. Four neurite bundles project from the cerebral ganglion to innervate peripheral areas, such as the body wall and parietal muscles via the tentacle sheath. Five neurite bundles comprise the main innervation of the visceral tract. Four neurite bundles innervate each tentacle via the circumoral nerve ring. Mediofrontal tentacle neurite bundles emerge directly from the nerve ring. Two laterofrontal- and one abfrontal tentacle neurite bundles emanate from radial neurite bundles, which originate from the cerebral ganglion and circumoral nerve ring in between two adjacent tentacles. The radial neurite bundles terminate in intertentacular sites and give rise to one abfrontal neurite bundle at the oral side and two abfrontal neurite bundles at the anal side. Similar patterns are described in ctenostome bryozoans. The present result thus represents the gymnolaemate situation. Innervation of the tentacle sheath and visceral tract by fewer neurite bundles and tentacular innervation by four to six tentacle neurite bundles support cyclostomes as sister taxon to gymnolaemates. Phylactolaemates feature fewest distinct neurite bundles in visceral- and tentacle sheath innervation, which always split in nervous plexi and their tentacles have six neurite bundles. Thus, this study supports phylactolaemates as sistergroup to myolaemates.

Keywords (eng)

bryzoanscheilostomesnervous systemconfocal laser scanning microscopyimmunohistochemistryground pattern

Keywords (deu)

BryozoaCheilostomataNervensystemKonfokalmikroskopieImmunhistochemieGrundmuster

Subject (deu)

Invertebrata: Sonstiges

Subject (deu)

Evolution

Subject (deu)

Tiermorphologie, Tieranatomie

Type (deu)

Masterarbeit