Spiculă de burete - Sponge spicule

Spiculă cu șase vârfuri
dintr-un burete de sticlă silicioasă

Coș de flori Venus realizat din spicule triaxoase
calcaroase

Spiculele sunt elemente structurale găsite în majoritatea bureților . Spiculele burete sunt fabricate din carbonat de calciu sau silice . Spiculele mari vizibile cu ochiul liber sunt denumite megasclere , în timp ce cele mai mici, microscopice , sunt numite microsclere . Împletirea multor spicule servește ca scheletul buretelui și, astfel, oferă suport structural și potențial apărare împotriva prădătorilor. Compoziția, dimensiunea și forma spiculelor sunt personaje majore în sistematica și taxonomia buretelui .

Prezentare generală

Bureții formează un filum numit Porifera (din latinescul porus care înseamnă „por” și -fer însemnând „rulment”). Porifera este o cladă bogată în specii a animalelor cele mai devergente (cele mai bazale ). Acestea sunt distribuite la nivel global, cu diverse ecologii și funcții, și o înregistrare care acoperă cel puțin întregul fanerozoic . Majoritatea bureților produc schelete formate din spiculule, elemente structurale care se dezvoltă într-o mare varietate de dimensiuni și forme tridimensionale. Dintre cele patru subclade ale Poriferei , trei ( Demospongiae , Hexactinellida și Homoscleromorpha ) produc schelete de silice amorfă și una ( Calcarea ) de magneziu-calcit. Aceste schelete sunt compuse din elementele numite spiculule . De morfologii de corpusculi sunt adesea unice pentru taxoni la nivel de specii clade- sau chiar ceea ce le face deosebit de util în misiuni taxonomice.

Adâncimea oceanului este populată din abundență cu o faună și floră extrem de diverse, de unde expediția Challenger (1873–1876) a păstrat o bogată colecție de bureți vitrizi (Hexactinellida). Au fost descrise de Schulze și reprezintă cea mai veche clasă de bureți siliceți din punct de vedere filogenetic. Sunt atrăgători datorită planului lor corporal distinct, care se bazează pe un schelet filigranat . Este construit de o serie de elemente determinate morfologic, spiculele. Mai târziu, în timpul expediției germane de mare adâncime " Valdivia " (1898-1899), Schulze ar putea descrie cel mai mare burete hexactinelid siliceos de pe Pământ, monorhaphis chuni înalt de până la trei metri , care dezvoltă structurile bio-silice la fel de mari, gigantul bazal spicule (trei metri înălțime și un centimetru grosime). Cu astfel de spiculule ca model, ar putea fi elaborate cunoștințe de bază privind morfologia, formarea și dezvoltarea elementelor scheletice. Spiculele sunt formate dintr-un eșafod proteic care mediază formarea lamelelor silicioase în care sunt încastrate proteinele. Până la opt sute de lamele groase de 5 până la 10 μm pot fi dispuse concentric în jurul unui canal axial. Matricea de silice este compusă din siliciu și oxigen aproape pur, oferindu-i proprietăți optofizice neobișnuite, care sunt superioare celor ale ghidurilor de undă create de om .

În ultimul deceniu, fiind cel mai vechi filum animal din punct de vedere filogenetic, poriferele (bureții) au primit un interes special. În principal datorită introducerii tehnicilor biologice moleculare , au fost elaborate dovezi solide care indicau că acest filum adăpostește o cornucopie de informații noi pentru înțelegerea dinamicii proceselor evolutive care au avut loc în timpul Ediacaranului , timpul anterior exploziei cambiane care poate fi datează în urmă cu aproximativ 540 de milioane de ani în urmă. Mai mult, speciile acestui filum sunt surse bogate și utile pentru bioprospectare .

Bureții sunt cele mai simple animale multicelulare care sunt grupate în filumul Porifera conform lui Grant. Grant a descris aceste animale marine sesile, pentru a fi construite doar din material moale, spongios (în formă amorfă). Mai târziu, odată cu descoperirea bureților de sticlă (clasa Hexactinellida), această viziune s-a schimbat drastic; au fost apoi considerați ca entitățile „cele mai puternic individualizate, radiale simetrice”. De la descoperirea lor, hexactinelidele au fost apreciate ca „cei mai caracteristici locuitori ai marilor adâncimi, care rivalizează” cu a doua clasă a Poriferei, demospongii , frumusețea lor . Rețeaua lor subțire de țesuturi vii este susținută de scheletul caracteristic, o schelă delicată de spicule silicioase, dintre care unele pot fi fuzionate împreună prin depunere secundară de silice pentru a forma un cadru rigid. Hexactinellida împreună cu Demospongiae formează o unitate taxonomică comună cuprinzând bureții silicioși. Scheletele lor sunt construite din silice care se depune sub formă de opal amorf (SiO ₂ · nH ₂ O) și construiește o varietate de structuri distincte denumite spiculule. Conform datelor moleculare din genele de burete care codifică receptorii și moleculele de transducție a semnalului, Hexactinellida a fost stabilită ca fiind cea mai veche clasă filogenetică a Poriferei. Pe baza descoperirii că Porifera împărtășește un strămoș comun, Urmetazoa , cu celelalte animale, s-a dedus că aceste animale reprezintă cel mai vechi, încă existent taxon animal. Și mai mult, apariția acestor animale ar putea fi calculată înapoi cu 650-665 milioane de ani în urmă [Ma], o dată confirmată de înregistrările fosilelor. Prin urmare, Porifera trebuie să fi trăit deja înainte de limita Ediacaran-Cambrian , 542 Ma, și astfel trusa lor de instrumente genetice elucidate poate contribui și la înțelegerea biotei Ediacaran cu corp moale , așa cum a schițat Pilcher. Noutatea evolutivă, formarea unui schelet dur, a contribuit semnificativ la radiația animalelor din proterozoicul târziu și la construirea planului corpului metazoan . Mai târziu în evoluție după perioada Ediacaran 10.1098 / rspb.1999.0605 a apărut a treia clasă de Porifera, Calcarea, care cuprinde un schelet carbonat de calciu.

Bureții hexactinelizi sunt caracterizați prin spiculele silicioase care prezintă simetrii hexactinice, triaxonice (cubice) sau morfologii derivate prin reducerea din planurile de construcție de bază ale spiculelor. Formele corpului lor sunt mai puțin variabile și mai structurate decât cele găsite în Demospongiae. Hexactinellida a fost împărțită în două linii principale, Amphidiscophora și Hexasterophora. Ele sunt în formă de pâlnie în formă de cupă și obțin stabilitatea corpului lor de pentactine pinulare și rareori de hexactine, în timp ce fixarea pe substrat este menținută de basalia (monactine). Variația bazaliei este cea care conferă Amphidiscophora morfologia lor distinctă. Basalia poate fi împachetată sau chiar împachetată. Cele mai remarcabile specii din acest ordin sunt Monorhaphis și Hyalonema datorită dimensiunilor lor. Al doilea ordin al hexactinelidelor este reprezentat de Hexasterophora care cuprinde un cadru dictional rigid provenind din hexactine simple. Planurile corpului lor prezintă de obicei forme de ramificare și anastomozare cu plăci oscilare terminale. Cel mai cunoscut exemplu este Euplectella aspergillum.

Tipuri de spiculule

Dimensiunile diferitelor tipuri de spiculete de bureți marini

(A) Microsclere (sterraster) de Geodia spp .; (B) Microsclere (sigma) de Mycale quadripartita ; (C) Megasclere (oxea) de Haliclona epiphytica ; (D) Calthrop tetralofoză spiculă a homoscleromorfului Plakina (A)

Spiculele de burete pot fi calcaroase , silicioase . Spiculele silicioase sunt uneori încorporate în spongin .

Spiculele se găsesc într-o serie de tipuri de simetrie.

Monaxonii formează cilindri simpli cu capete ascuțite. Capetele monaxonilor diactinali sunt similare, în timp ce mononașele monactinale au capete diferite: unul ascuțit, unul rotunjit. Monaxonii diactinali sunt clasificați după natura capetelor lor: oxea are capete ascuțite, iar stilurile puternice sunt rotunjite. Oxea și puternicele acoperite de coloană vertebrală sunt denumite acantoxea și, respectiv, acantostrongilii. Mononașii monactici au întotdeauna un capăt ascuțit; sunt denumite stiluri dacă celălalt capăt este contondent, tilostiluri dacă capătul lor contondent formează un buton; și acanthostyles dacă sunt acoperite de spini.

Triaxonii au trei axe; în trioduri, fiecare axă poartă o rază similară; în pentacte, triaxonul are cinci raze, dintre care patru se află într-un singur plan; iar pinulele sunt pentacte cu spini mari pe raza neplană.

Tetraxonii au patru axe, iar poliaxoni mai mulți (descrierea tipurilor din care să fie încorporate). Spicules Sigma-C au forma unui C .

Dendroclones ar putea fi unică pentru bureți pe cale de disparitie si sunt ramificare corpusculi care pot lua forme neregulate, sau pot forma structuri cu un I , Y sau X formă.

Megasclerele sunt spiculule mari care măsoară între 60-2000 μm și adesea funcționează ca elemente principale de sprijin din schelet.
- Acantostilii sunt stiluri spinoase.
- Anatriaenele, ortotriaenele și protriaenele sunt triaene - megasclere cu o rază lungă și trei scurte.
- Stilurile puternice sunt megasclere cu ambele capete contondente sau rotunjite.
- Stilurile sunt megasclere cu un capăt ascuțit și celălalt capăt rotunjit.
- Tornotele sunt megasclere cu capete în formă de suliță.
- Tylotes sunt megasclere cu butoane la ambele capete.

Microsclerele sunt mici spiculete care măsoară între 10-60 μm și sunt împrăștiate în țesut și nu fac parte din elementul principal de susținere.
- Chelae sunt microsclere cu structuri asemănătoare lopatei la capete. Anisochelele sunt microsclere cu capete diferite. Isochelele sunt microsclere cu două capete similare.
- Euasters sunt microsclerele în formă de stea cu mai multe raze care radiază dintr-un centru comun. Exemple sunt oiastre (euaster cu raze ascuțite) sau sterraster ( euaster în formă de bilă).
- Forcepsul este microsclerele îndoite asupra lor.
- Microstrongilii sunt tije mici cu ambele capete contondente sau rotunjite.
- Microxeas sunt tije mici cu ambele capete ascuțite.
- Sigmele sunt microsclerele în formă de „C” sau „S”.

Formare

Spiculele sunt formate din sclerocite , care sunt derivate din arheocite . Sclerocitul începe cu un filament organic și îi adaugă silice. Spiculele sunt în general alungite cu o rată de 1-10 μm pe oră. Odată ce spicula atinge o anumită lungime, iese din corpul celulei sclerocite , dar rămâne în membrana celulei . Ocazional, sclerocitele pot începe o a doua spiculă în timp ce prima este încă în desfășurare.

Spiculele calcaroase

Formarea spiculelor de către sclerocite în bureții calcari

(A) Mișcarea celulelor fondatoare (f) și a îngroșătorului (t) în timpul formării diactinei și triactinei; (B) formarea in vivo a spiculelor de către sclerocite (f = celula fondatoare, t = celula îngroșătoare). Modificat din Voigt și colab. (2017).

Diversitate morfologică spiculă burete

SEM imagini ale diferitelor microscleres și megascleres de demosponges

Biomineralizarea animalelor este un proces controlat și duce la producerea de materiale compozite minerale-organice care diferă considerabil în ceea ce privește forma și proprietățile materialelor de omologii lor pur anorganici. Capacitatea de a forma biominere funcționale, cum ar fi endoscheletele și exoscheletele , cochilii de protecție sau dinții, a fost un pas semnificativ în evoluția animalelor. Biomineralizarea carbonatului de calciu, cel mai răspândit tip printre filele animale, a evoluat de mai multe ori independent, rezultând recrutări multiple ale acelorași gene pentru biomineralizare în diferite linii.

Dintre aceste gene, membrii familiei de gene anhidrază alfa carbonică (AC) sunt esențiale pentru biomineralizare. CA sunt enzime care leagă zincul, care catalizează conversia reversibilă a dioxidului de carbon și a apei în bicarbonat și un proton. Legarea de zinc este mediată de trei reziduuri de histidină esențiale pentru funcția catalitică a proteinei . AC sunt implicate în multe procese fiziologice care necesită reglarea ionilor sau transportul carbonului, ambele fiind cruciale pentru precipitarea controlată a biomineralelor carbonatice. La mamifere, unde sunt cel mai bine studiate, 16 CA diferite sunt exprimate în țesuturi specifice și active în compartimente subcelulare definite. Formele CA citosolice , mitocondriale , legate de membrană și secretate pot fi distinse, iar aceste grupuri s-au extins și redus în diferite grupuri de animale. CA specifice sunt implicate în biomineralizarea carbonatului în linii de animale distincte, inclusiv bureți.

Dintre bureții existenți, numai bureții calcare pot produce spiculele de calcit, în timp ce spiculele din alte clase sunt silicioase. Unele linii dintre demospongi și câțiva calcarieni au schelete bazale masive de carbonat de calciu, așa-numiții bureți coralini sau sclerospongi . AC biomineralizante utilizate de demospongii producători de carbonat nu sunt ortologi AC-urilor implicate în formarea spiculei de bureți calcarei, sugerând că cele două tipuri de biomineralizare au evoluat independent. Această observație este de acord cu ideea că formarea spiculelor calcitice este o inovație evolutivă a bureților calcari.

Formele spiculelor de burete calcaroase sunt simple în comparație cu spiculele siliceoase, uneori foarte elaborate, găsite în celelalte clase de burete. Cu doar câteva excepții, spiculele de burete calcaroase pot fi de trei tipuri de bază: diactine monaxonice, cu două vârfuri, triactine cu trei raze de spiculă și tetractine cu patru raze. Celulele specializate, sclerocitele, produc aceste spiculule și doar câteva sclerocite interacționează în formarea unei spicule specifice: Două sclerocite produc o diactină, șase sclerocite formează o triactină și șapte o tetractine. O pereche de sclerocite este implicată în creșterea fiecărei actine a acestor spiculule. După o fază inițială, așa-numita celulă fondatoare promovează alungirea actinei, a doua, așa-numita celulă îngroșătoare în unele, dar nu toate speciile depun carbonat de calciu suplimentar pe actină, pe măsură ce migrează înapoi către celula fondatoare. Bureții calcarei pot poseda doar una sau orice combinație a celor trei tipuri de spiculă din corpul lor și, în multe cazuri, anumite tipuri de spiculă sunt limitate la anumite părți ale corpului. Acest lucru indică faptul că formarea spiculei se află sub un control genetic strict la bureții calcarei, iar CA specifice joacă un rol esențial în acest control genetic.

Spiculele silicioase

Spiculele aparținând Geodiidae sunt numite „sterrasters”

Sterraster cu rozete netede
Geodia atlantica ; (h) este hilul; săgeata indică o rozetă netedă formată din raze. Scală stângă 20 μm, scară dreaptă 2 μm.

Sterraster cu rozete verucoase
Geodia macandrewii , scară stângă 50 μm, scară dreaptă 2 μm

Spiculele silicioase din demospongi există într-o varietate de forme, dintre care unele arată ca niște sfere de sticlă. Ele sunt numite sterrasters atunci când aparțin Geodiidae familiei și selenasters atunci când acestea aparțin Placospongiidae familiei.

Spiculele silicioase au fost descrise și ilustrate pentru prima dată în 1753 de Vitaliano Donati , care le-a găsit în specia Geodia cydonium din Marea Adriatică : el a numit aceste spiculete „bile mici”. Mai târziu, aceștia sunt numiți cristaloizi globulari, spiculule globulare sau globostelate de către taxonomiști de burete, până în 1888 când William Sollas inventează în cele din urmă termenul „sterraster” din grecescul sterros care înseamnă „solid” sau „ferm” - vezi diagrama din dreapta. Între timp, spicule similare în formă de bilă sunt observate într-un alt gen, Placospongia , iar acestea sunt considerate la început ca „sterrasters” înainte ca Richard Hanitsch să inventeze termenul „selenaster” în 1895 pentru aceste diferite spicule (provenind din grecescul selene pentru „lună” , referindu-se la forma „jumătății de lună”). În cele din urmă, un termen suplimentar „aspidaster” este creat de von Lendenfeld în 1910, convins că sterrasterele aplatizate din genul Erylus sunt semnificativ diferite de cele din Geodia .

Astăzi, Geodiidae reprezintă o familie de burete foarte diversificată, cu mai mult de 340 de specii, care apar în apele puțin adânci până la adâncuri din întreaga lume, în afară de Antarctica. Spiculele sterrastere / aspidaster sunt în prezent principala sinapomorfie a Geodiidelor. În prezent, familia include cinci genuri cu sterrasters și alte câteva care și-au pierdut în mod secundar sterraster-urile. Geodia poate fi animale masive mai mult de un metru peste.

Se arată la dreapta: bureții de sticlă (hexactinelide) pot trăi 15.000 de ani.
Afișat la stânga: Cea mai mare structură de biosilică de pe Pământ este spiculă gigantică bazală din buretele de sticlă de adâncime Monorhaphis chuni .

Selenasterii sunt sinapomorfia principală a Placospongia (familia Placospongiidae , ordinul Clionaida ), un gen monofiletic bine susținut din apele temperate / tropicale de mică adâncime din întreaga lume. Nu este un gen foarte divers, cu doar 10 specii descrise în prezent (WPD) și o mână de specii nedescrise . Speciile de Placospongia sunt de obicei mici, încrustabile și nu apar niciodată la densități mari.

Sterrasters / selenaster sunt suficient de mari pentru a-și examina în detaliu suprafețele cu un microscop optic. Cu toate acestea, utilizarea microscopului electronic de scanare (SEM) a permis o mai bună înțelegere a microornamentărilor de suprafață. Câțiva termeni descriptivi au apărut, de asemenea, pentru a descrie și compara mai detaliat microornamentările acestor spicule în formă de bilă. spiculele poliaxiale, cum ar fi sterrasterii și aspidasterii, sunt rezultatul „actinelor” fuzionate (= ramuri de asteri, din greacă pentru „stea”), acoperite ulterior cu „rozete” realizate din diferite „raze”. „ Hilum ” (în latină pentru „micuț” sau „fleac” sau „ochi de fasole”) este o zonă mică, fără rozete sau orice fel de model de suprafață. Nu există termeni anumiți care să descrie suprafața selenasterilor, cu excepția „hilului”, prezent și el. Deși nu pare să existe variații semnificative în dimensiunea rozetelor și hilului între specii, am observat că rozetele ar putea fi netede sau negoase și au emis ipoteza că acest caracter ar putea avea o valoare filogenetică dacă ar fi studiat mai pe larg. Mai mult, morfologia rozetei părea, de asemenea, variabilă între Geodia , Pachymatisma și Caminella, ceea ce sugerează că un studiu mai detaliat al suprafeței sterraster / aspidaster ar aduce potențial caractere noi pentru identificarea genurilor Geodiidae.

Cea mai mare structură de biosilică de pe Pământ este spiculă gigantică bazală din buretele de sticlă de adâncime Monorhaphis chuni . Diagrama din dreapta arată:

(a) Exemplare tinere de M. chuni ancorate pe substratul noroios de o singură spiculă bazală gigantică (gbs). Corpul (bo) înconjoară spicula ca un cilindru continuu și rotund.

(b) Fazele de creștere ale animalului sesil cu GBS (gbs) care îl ancorează de substrat și deține corpul moale înconjurător (bo). Habitusul caracteristic prezintă deschideri atriale mari aranjate liniar (la) de aproximativ 2 cm în diametru. Odată cu creșterea, corpul moale se stinge în regiunea bazală și expune GBS gol (de la a la c).

(c) O parte a corpului (bo) cu deschiderile sale atriale (at). Suprafața corpului este intercalată cu deschideri de ingestie care permit un flux continuu de apă prin canale din interior care se deschid în oscule care sunt centralizate în deschiderile atriale, plăcile de sită.

(d) M. chuni, în habitatul său natural moale, cu pante batiale, în largul Noii Caledonii. Exemplarele trăiesc la o adâncime de 800-1.000 m [23]. În această regiune, buretele apare la o densitate a populației de 1-2 indivizi pe m ² . Animalele ating dimensiuni de aproximativ 1 m lungime.

(e) Desene ale diferiților bureți de sticlă ( hexactinelide ).

"Ciclul de viață" al spiculelor

"Ciclul de viață" al spiculelor

(A) Dezvoltarea spiculelor în mezohil ; (AI) Formarea filamentului axial spicule (AF); (AII) Creșterea spiculelor (SP) în sclerocit ; (AIII) Creșterea spiculelor cu două sclerocite (SC) pe vârfurile spiculelor; (AIV) Transportul spiculei mature în corpul buretelui; (B) moartea buretelui și degradarea corpului; (C) Fragment de burete detașat cu spiculule; (D) Spiculele disociate. (C și D)

De la formare la depunere

Formarea spiculelor este controlată genetic. În majoritatea cazurilor, prima fază de creștere este intracelulară; începe în sclerocite (celule amoeboide responsabile de formarea spiculei) în mezohil și este mediată de silicateină, o enzimă specială care inițiază formarea filamentului axial (adăpostit de canalul axial) care asigură axa verticală a spiculei. Canalul axial este umplut cu material proteic organic care de obicei se extinde până la vârful spiculei nou formate. Secțiunea transversală a canalului axial diferă între cladele mari de burete care produc spicule silicioase (este triunghiulară în demospongi, neregulată în homoscleromorfi și patrulateră în hexactinelide. La calcarieni (producând spiculele calcaroase) canalul axial nu este dezvoltat. Geometria și lungimea filamentului axial determină forma spiculei. În spiculele desmoide ale „litistidelor” (un grup informal de demospongi cu schelete articulate), totuși, filamentul axial este mai scurt decât brațele spiculei și este posibil ca doar moleculele organice să fie implicat în procesul de formare a spiculelor.

În timpul formării spiculelor silicioase (Calcarea prezintă diferite mecanisme de biomineralizare a spiculei), bureții obțin siliciu sub formă de acid silicic solubil și îl depun în jurul filamentului axial, într-o membrană specială numită silicalemma. Silica este mai întâi așezată sub formă de granule mici de 2 μm care sunt fuzionate cu sfere mai mari (sau fuzionate împreună în cadrul procesului de biosinterare în Hexactinellida. După un timp, se adaugă silice amorfă, formând straturi concentrice uniform depuse, separate una de cealaltă de organe ultra-subțiri În acest stadiu, spiculele imature sunt secretate din sclerocit și acoperite de pseudopodii de una până la mai multe celule, iar procesul de depunere a siliceului și creșterea spiculei continuă.

După finalizarea depunerii de silice (sau în timpul acestei faze), spiculă este transportată la locul potrivit în corpul buretelui prin târârea celulelor mezohil, unde spongocitele secretă fibrile sponginei în jurul lor și le conectează cu spiculele adiacente. La unele hexactinelide, care se caracterizează prin schelet rigid, fuziunea spiculelor pare să aibă loc paralel cu secreția de spiculă.

Când bureții sunt în viață, spiculele lor oferă un „cadru” structural. După moartea lor, corpul și structura scheletului, în special cea a demospongilor în care spiculele sunt conectate între ele numai prin fibre de colagen perisabile, se dezintegrează rapid, lăsând spiculele „libere”. Din această cauză, bureții sunt rar păstrați în totalitate în dosarul fosil. Spiculele lor sunt însă încorporate în sedimente, devenind adesea una dintre componentele principale ale rocilor sedimentare. Uneori spiculele se acumulează în aglomerări enorme numite covorașe sau paturi de spiculă. Aceste acumulări sunt caracteristice apelor polare. Spiculele se pot fosila pentru a forma un tip special de roci numite spiculite („spongilite” pentru spiculele de burete de apă dulce); aceste tipuri de roci sunt cunoscute la nivel global și s-au format prin întregul fanerozoic. Sedimentarea biosilicioasă are ca rezultat ocazional formarea de șerci spiculitice (în așa-numitele rampe de sticlă) care sunt înregistrate de la Permian la Eocen din multe părți ale lumii.

Spiculite

Când corpurile de burete moarte se dezintegrează, spiculele se încorporează în sedimentele marine și uneori se acumulează în aglomerări enorme numite covorașe sau paturi de spiculă sau se fosilizează pentru a forma un tip special de roci numite spiculite.

Înregistrarea spiculelor de burete fosile și subfosile este extraordinar de bogată și servește adesea ca bază pentru reconstrucții de anvergură ale comunităților de burete, deși spiculele sunt, de asemenea, purtători de informații ecologice și de mediu semnificative. Cerințele specifice și preferințele bureților pot fi utilizate pentru a interpreta mediul în care au trăit și pentru a reconstrui oscilațiile în adâncimea apei, pH-ul, temperaturile și alți parametri, oferind instantanee ale condițiilor climatice anterioare. La rândul lor, compozițiile de izotopi de siliciu din spiculule (δ30Si) sunt utilizate din ce în ce mai des pentru a estima nivelul de acid silicic în mediile marine de-a lungul istoriei geologice, ceea ce permite reconstrucția ciclului de silice trecut și a circulației oceanului .

Spiculele oferă suport structural pentru menținerea poziției verticale a corpului, reduc costurile metabolice ale schimbului de apă și pot chiar descuraja prădătorii. Acestea se dezvoltă adesea în diferite dimensiuni și o mare varietate de forme tridimensionale, multe fiind unice pentru taxoni la nivel de cladă sau chiar specii. Demospongii se caracterizează prin spicule de simetrie monaxonică sau tetraxonică. Hexactinelidele produc spicule de simetrie hexactinică sau triaxonică (cubică) sau forme care sunt clar derivate din astfel de morpohologii. Schelete de homoscleromorphs reprezintă tetractines specifice ( calthrops ) și derivați ai acestora care provin prin reducerea sau ramificare a plăci stratificate. Spiculele Calcarea sunt produse în trei forme de bază: diactine, triactine și tetractine.

Compoziția minerală a spiculelor de burete face din aceste structuri cele mai rezistente părți ale corpului buretelui și asigură capacitatea spiculelor de a rezista diferitelor procese tafonomice , rezultând în faptul că acestea constituie adesea singura dovadă a prezenței unor bureți într-un ecosistem. Chiar dacă bureții sunt adesea cunoscuți din ansambluri bogate de exemplare conservate corporal, o parte semnificativă a înregistrărilor lor fosile și subfosile este reprezentată și de spiculele lor. Având în vedere acest lucru, spiculele pot avea o importanță crucială pentru reconstrucțiile comunităților de burete dispărute sau criptice (ascunse în cervice și peșteri); și, într-adevăr, au fost cercetate mai ales în ceea ce privește semnificația lor taxonomică. Morfologiile spiculelor și dispunerea lor, împreună cu alte trăsături importante ale buretelui, cum ar fi forma, consistența și culoarea, sunt esențiale la identificarea bureților.

Spre deosebire de fosilele de burete cu corp întreg, spiculele sunt frecvente în multe medii de depozitare . Cu toate acestea, semnificația lor este adesea subestimată, ceea ce se datorează în principal dificultăților de atribuire a spiculelor disociate taxonilor de burete sau datorită deficitului materialului.

Interacțiunea cu lumina

Cercetările asupra Euplectella aspergillum (coșul de flori al lui Venus) au demonstrat că spiculele anumitor bureți de adâncime au trăsături similare cu fibrele optice . Pe lângă faptul că pot captura și transporta lumina, aceste spiculule au o serie de avantaje față de sârmele comerciale din fibră optică. Sunt mai puternici, rezistă mai ușor la stres și își formează propriile elemente de susținere. De asemenea, formarea temperaturilor scăzute a spiculelor, în comparație cu procesul de întindere la temperatură ridicată a fibrelor optice comerciale, permite adăugarea de impurități care îmbunătățesc indicele de refracție . În plus, aceste spicule au lentile încorporate în capete, care adună și concentrează lumina în condiții de întuneric. S-a teoretizat că această abilitate poate funcționa ca o sursă de lumină pentru algele simbiotice (ca la Rosella racovitzae ) sau ca un atractiv pentru creveți care trăiesc în coșul cu flori al lui Venus. Cu toate acestea, nu a fost luată o decizie concludentă; s-ar putea ca capacitățile de lumină să fie pur și simplu o trăsătură întâmplătoare dintr-un element pur structural. Spiculele canalizează lumina adânc în interiorul bureților de mare.