El sistema olfatorio y vomeronasal en larvas de anfibios anuros y su participación en la detección de estímulos químicos en el ambiente

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La mayoría de los tetrápodos poseen dos órganos quimiosensoriales nasales: el epitelio olfatorio (EO) y el órgano vomeronasal (OVN). Ambos sistemas sensoriales, olfatorio (SO) y vomeronasal (SVN), presentan diferencias morfológicas, bioquímicas y moleculares lo que indica que participan en procesos...

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Autor principal: Jungblut, Lucas David
Otros Autores: Paz, Dante A.
Formato: Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2012
Materias:
RENACUAJOS
ANFIBIOS ANUROS
QUIMIODETECCION
SISTEMA OLFATORIO
SISTEMA VOMERONASAL
TADPOLES
ANURAN AMPHIBIAN
CHEMODETECTION
OLFACTORY SYSTEM
VOMERONASAL SYSTEM
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5269_Jungblut
http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n5269_Jungblut_oai
Aporte de:
Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description La mayoría de los tetrápodos poseen dos órganos quimiosensoriales nasales: el epitelio olfatorio (EO) y el órgano vomeronasal (OVN). Ambos sistemas sensoriales, olfatorio (SO) y vomeronasal (SVN), presentan diferencias morfológicas, bioquímicas y moleculares lo que indica que participan en procesos fisiológicos diferentes. Usualmente se asocia al SVN con la detección de feromonas, mientras que el SO participaría en la detección de “olores comunes” no vinculados a la comunicación intraespecífica. Sin embargo, varias evidencias contradicen esta hipótesis y actualmente no está claro cuáles serían las funciones diferenciales de ambos sistemas sensoriales, o qué tipo de estímulos son detectados en cada uno de ellos. Más aún, inclusive el propio origen de este sistema “dual” de quimiodetección, durante la evolución de los vertebrados, presenta algunas controversias. Generalmente se interpreta que el SVN apareció en tetrápodos como consecuencia de la adaptación al ambiente terrestre. Sin embargo, las evidencias moleculares y morfológicas actuales sugieren que tanto el SO como el SVN aparecieron tempranamente en la filogenia de los vertebrados, probablemente en un ancestro común acuático de los tetrápodos; aunque nada se sabe de la funcionalidad del SVN en este ambiente. En este contexto, los anfibios constituyen un grupo sumamente interesante para el estudio de los sistemas quimiosensoriales en tetrápodos ya que poseen una etapa larval acuática. Las pocas especies estudiadas hasta la actualidad sugieren que las larvas de anuros poseen tanto SO como SVN, pero nunca se ha realizado un análisis comparado abarcando un número considerable de especies. Por otra parte, los renacuajos presentan un repertorio muy variado de comportamientos mediados por detección de claves químicas, como: detección de comida, predadores, señales de alarma liberadas por coespecíficos, etc. Curiosamente, nada se sabe de la participación de los distintos sistemas quimiosensoriales en la detección de estos estímulos. En la presente tesis se analizaron larvas de catorce especies de anuros, en las cuales se demuestra que, tanto el SO como el SVN, se desarrollan tempranamente y están presentes durante toda la etapa larval. Las características morfológicas, histológicas y bioquímicas observadas en varias de estas especies, sugieren que un grado importante de maduración, se alcanza en ambos sistemas sensoriales durante la etapa larval. Las neuronas del EO y el OVN expresan marcadores específicos descriptos en neuronas quimiosensoriales de otros vertebrados. Además, sus axones proyectan a zonas específicas de telencéfalo: el bulbo olfatorio principal y accesorio, respectivamente, donde establecen conexiones sinápticas. Estas características nos hacen suponer que ambos sistemas sensoriales son funcionales en renacuajos. Finalmente, se ha caracterizado, en larvas del sapo común Rhinella arenarum, las respuestas comportamentales a dos tipos de estímulos diferentes mediados por detección de claves químicas. Por un lado, la detección de estímulos que indican la presencia de una fuente de alimento, y por otro, la detección de señales de alarma liberadas por otros renacuajos, un fenómeno de comunicación social conocido en larvas de otras especies de anuros. Ambos estímulos parecen estar mediados por el SO en R. arenarum, ya que las larvas con OVN ablacionado responden igual que los controles, mientras que si se ablaciona el EO las respuestas comportamentales a ambos estímulos desaparecen. Además, los análisis cuantitativos de activación neuronal mostraron que el número de neuronas sensoriales activadas aumenta en el EO luego de la exposición a ambos estímulos, mientras que en el OVN no varía respecto a los controles.
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spelling I28-R145-tesis_n5269_Jungblut_oai2023-04-26 Paz, Dante A. Jungblut, Lucas David 2012 La mayoría de los tetrápodos poseen dos órganos quimiosensoriales nasales: el epitelio olfatorio (EO) y el órgano vomeronasal (OVN). Ambos sistemas sensoriales, olfatorio (SO) y vomeronasal (SVN), presentan diferencias morfológicas, bioquímicas y moleculares lo que indica que participan en procesos fisiológicos diferentes. Usualmente se asocia al SVN con la detección de feromonas, mientras que el SO participaría en la detección de “olores comunes” no vinculados a la comunicación intraespecífica. Sin embargo, varias evidencias contradicen esta hipótesis y actualmente no está claro cuáles serían las funciones diferenciales de ambos sistemas sensoriales, o qué tipo de estímulos son detectados en cada uno de ellos. Más aún, inclusive el propio origen de este sistema “dual” de quimiodetección, durante la evolución de los vertebrados, presenta algunas controversias. Generalmente se interpreta que el SVN apareció en tetrápodos como consecuencia de la adaptación al ambiente terrestre. Sin embargo, las evidencias moleculares y morfológicas actuales sugieren que tanto el SO como el SVN aparecieron tempranamente en la filogenia de los vertebrados, probablemente en un ancestro común acuático de los tetrápodos; aunque nada se sabe de la funcionalidad del SVN en este ambiente. En este contexto, los anfibios constituyen un grupo sumamente interesante para el estudio de los sistemas quimiosensoriales en tetrápodos ya que poseen una etapa larval acuática. Las pocas especies estudiadas hasta la actualidad sugieren que las larvas de anuros poseen tanto SO como SVN, pero nunca se ha realizado un análisis comparado abarcando un número considerable de especies. Por otra parte, los renacuajos presentan un repertorio muy variado de comportamientos mediados por detección de claves químicas, como: detección de comida, predadores, señales de alarma liberadas por coespecíficos, etc. Curiosamente, nada se sabe de la participación de los distintos sistemas quimiosensoriales en la detección de estos estímulos. En la presente tesis se analizaron larvas de catorce especies de anuros, en las cuales se demuestra que, tanto el SO como el SVN, se desarrollan tempranamente y están presentes durante toda la etapa larval. Las características morfológicas, histológicas y bioquímicas observadas en varias de estas especies, sugieren que un grado importante de maduración, se alcanza en ambos sistemas sensoriales durante la etapa larval. Las neuronas del EO y el OVN expresan marcadores específicos descriptos en neuronas quimiosensoriales de otros vertebrados. Además, sus axones proyectan a zonas específicas de telencéfalo: el bulbo olfatorio principal y accesorio, respectivamente, donde establecen conexiones sinápticas. Estas características nos hacen suponer que ambos sistemas sensoriales son funcionales en renacuajos. Finalmente, se ha caracterizado, en larvas del sapo común Rhinella arenarum, las respuestas comportamentales a dos tipos de estímulos diferentes mediados por detección de claves químicas. Por un lado, la detección de estímulos que indican la presencia de una fuente de alimento, y por otro, la detección de señales de alarma liberadas por otros renacuajos, un fenómeno de comunicación social conocido en larvas de otras especies de anuros. Ambos estímulos parecen estar mediados por el SO en R. arenarum, ya que las larvas con OVN ablacionado responden igual que los controles, mientras que si se ablaciona el EO las respuestas comportamentales a ambos estímulos desaparecen. Además, los análisis cuantitativos de activación neuronal mostraron que el número de neuronas sensoriales activadas aumenta en el EO luego de la exposición a ambos estímulos, mientras que en el OVN no varía respecto a los controles. Most tetrapods have two nasal chemosensory organs: the olfactory epithelium (OE) and the vomeronasal organ (VNO). Both sensory systems, olfactory (OS) and vomeronasal (VNS), are morphologically, biochemically and molecularly different, indicating that they are involved in different physiological processes. The VNS is usually associated with pheromone detection, while the OS would detect “common odours”, which may not be involved in intraspecific communication. This hypothesis, however, has been contradicted by several data, and it is not clear, at this time, which would the relative functions of the OS and the VNS or what kinds of stimuli are detected by each sensory system. Moreover, even the evolutionary origin of this “dual” chemosensory system during vertebrates’ evolution is still controversial. It is generally believed that the VNS arose in tetrapods as an adaptation to terrestrial environment. However, the current molecular and morphological evidence, suggest that both OS and VNS appeared early in vertebrate evolution, probably in a common aquatic ancestor of tetrapods, but nothing is known about the functionality of VNS in aquatic environment. In this context, amphibians represent an extremely interesting group to study chemosensory systems among tetrapods, as they have an aquatic larval stage. The few species analysed to the present suggest that anuran larvae have both an OS and a VNS, but a comparative analysis involving a considerable number of species has never been carried out. By the other hand, tadpoles show a diverse repertoire of chemodetection mediated behaviors, such as food detection, predators’ recognition, alarm signals released by conspecifics, etc. Curiously, nothing is known about the involvement of the different chemosensory systems in detecting these stimuli. In this thesis, the analysis of 14 different anuran larvae species demonstrates that both, the OS and the SVN, are early developed in anurans, and both sensory system are present throughout the entire larval stage. The morphological, histological and biochemical characteristics founded in many of these species, suggest that a significant level of maturity is reached in both sensory systems during the larval stage of anurans. Chemosensory neurons of the EO and the VNO express specific markers described in chemosensory neurons of other vertebrates. Moreover, axons from olfactory and vomeronasal chemosensory neurons project to specific areas in the telencephalon: the main and accessory olfactory bulb, respectively, where they establish synaptic connections. These features led us to speculate that both sensory systems are functional in tadpoles. Finally, the behavioural responses to two different stimuli, mediated by chemical cues detection, has been characterized in larvae of the common toad Rhinella arenarum: First, the chemodetection of cues that indicate the presence of a food source. And second, the chemodetection of alarm signals released by other tadpoles, a social communication phenomenon widely known in other anuran larvae species. Both stimuli appear to be mediated by the OS in R. arenarum as larvae without VNO responded equally to the control animals, while if the EO is removed the behavioural responses to both stimuli was not observed. In addition, the quantitative analyses of activated neurons shows that the number of chemosensory neurons activated increases in the EO after exposure to both stimuli, while there is no detectable variation in the VNO compared to control animals. Fil: Jungblut, Lucas David. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5269_Jungblut spa Universidad de Buenos Aires. 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