Formation and structure of the periostracum inLymnaea stagnalis (original) (raw)

Abstract

The periostracum of_Lymnaea stagnalis_ consists of three morphologically distinguishable layers. The outer layer is protected against the surrounding medium by a membrane-like lamella. At points where this lamella lies within the periostracal groove, it is covered by a homogeneous substance. Materials for both—the lamella and its covering—are synthesized by cells deeply sunken into the connective tissue and secreted into the periostracal groove by the slender necks of these cells. The transfer of periostracal material from the endoplasmic reticulum by way of very prominent dictyosomes to the secretion vesicles can be inferred morphologically in these cells.

The three layers of the periostracum are each secreted by a well-defined zone of the mantle epithelium. Layer 1 (the exterior), is produced by the proximal wall of the periostracal groove and by Zone 1 of the supramarginal ridge. Zone 2, which is free of microvilli, forms Layer 2. Zone 3, consisting of only 2–3 cells, forms Layer 3. On, or even in, Layer 3 are situated the first nucleation sites at which the aragonite crystals grow. Calcium is secreted by the transitional zone between the supramarginal ridge and the mantle roof, and by the mantle roof itself.

Résumé

Le périostracum de_Lymnaea stagnalis_ est formée de trois couches morphologiquement différentes. La couche externe est protégée du milieu environnant par une structure membranaire et lamellaire. Dans les régions, où la lamelle est située dans le sillon périostracal, elle est recouverte par une substance homogène. Des produits, pour ces deux couches, sont synthétisés par des cellules enfouies profondément dans le tissu conjonctif et sont déversés dans le sillon périostracal par les cols fins de ces cellules. Le transfert de matériel périostracale, à partir de l'ergastoplasme, par de volumineux dictyosomes, vers des vésicules de sécrétion, est suggéré morphologiquement.

Les trois couches de périostracum sont chacune sécrétées par une zone bien définie de l'épithélium du manteau. La couche 1, externe, est produite par la paroi proximale du sillon périostracal et par la zone 1 de la bandelette palléale. La zone 2, libre de microvillosités, forme la couche 2. La zone 3, formée de 2–3 cellules, constitue la couche 3. Sur ou dans la couche 3, on trouve les premières zones de nucléation, où se développent les cristaux d'aragonite. Le calcium est sécrété par la zone de transition entre la bandelette palléale et le toit du manteau, ainsi que par ce dernier.

Zusammenfassung

Das Periostrakum von_Lymnaea stagnalis_ besteht aus drei morphologisch unterscheidbaren Schichten. Die äußere Schicht wird durch eine membranartige Lamelle gegen das umgebende Medium geschützt. Solange sich diese Lamelle noch innerhalb der Periostrakumgrube befindet, ist sie von einer homogenen Substanz bedeckt. Das Material für beide—die Lamelle und den homogenen Belag—wird von tief ins Bindegewebe eingesunkenen Zellen synthetisiert und durch die engen Hälse dieser Zellen in die Periostrakumgrube abgegeben. Der Transport von Periostrakummaterial in diesen Zellen vom endoplasmatischen Retikulum über auffällige Dictyosomen bis zu den Sekretionsvesikeln kann morphologisch erschlossen werden.

Die drei Schichten des Periostrakums werden jeweils von einer gut abgrenzbaren Zone des Mantelepithels sezerniert. Schicht 1, die äußerste der drei Schichten, wird von der proximalen Wand der Periostrakumgrube und von Zone 1 des Drüsenpolsters gebildet. Die mikrovillifreie Zone 2 sezerniert Schicht 2 und die nur aus 2–3 Zellen bestehende Zone 3 bildet Schicht 3. Auf oder wahrscheinlich schon in Schicht 3 befinden sich die ersten Keime der wachsenden Aragonitkristalle. Kalzium wird von der Übergangszone zwischen Drüsenpolster und Manteldach und vom Manteldach selbst ausgeschieden.

Access this article

Log in via an institution

Subscribe and save

Buy Now

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

  1. Becker, K.: Untersuchungen über das Farbmuster und das Wachstum der Molluskenschale. Biol. Zbl.68, 263–288 (1949).
    Google Scholar
  2. Beedham, G. E.: Repair of shell in species of_Anodonta_. Proc. Zool. Soc. (Lond.)145, 107–124 (1965).
    Google Scholar
  3. Beedham, G. E., Owen, G.: The mantle and shell of_Solemya parkinsoni_ (Protobranchia: Bivalvia). Proc. Zool. Soc. (Lond.)145, 405–430 (1965).
    Google Scholar
  4. Bevelander, G.: Interrelations between protein elaboration and calcification in molluscs. Anat. Rec.117, 568–569 (1953).
    Google Scholar
  5. Bevelander, G., Nakahara, H.: An electron microscope study of the formation of the periostracum of_Macrocallista maculata_. Calcif. Tiss. Res.1, 55–67 (1967).
    Google Scholar
  6. Bevelander, G., Nakahara, H.: An electron microscope study of the formation and structure of the periostracum of a gastropod,Littorina littorea. Calcif. Tiss. Res.5, 1–12 (1970).
    Google Scholar
  7. Biedermann, W.: Über die Bedeutung von Kristallisationsprozessen bei der Bildung der Skelette wirbelloser Tiere, namentlich der Molluskenschalen. Z. allg. Physiol.1, 154–208 (1902).
    Google Scholar
  8. Dunachie, J. F.: The periostracum of_Mytilus edulis_. Trans. roy. Soc. Edinb.65, 383–411 (1963).
    Google Scholar
  9. Ehrenbaum, E.: Untersuchungen über die Struktur und Bildung der Schale in der Kieler Bucht häufig vorkommender Muscheln. Z. wiss. Zool.41, 1–47 (1885).
    Google Scholar
  10. Hillman, R. E.: Formation of the periostracum in_Mercenaria mercenaria_. Science134, 1754–1755 (1961).
    Google Scholar
  11. Hillman, R. E., Shuster, C. N., Jr.: Observations of the mantle of the northern quahog,Mercenaria mercenaria. Proc. Nat. Shellfish Ass.51, 15–22 (1960).
    Google Scholar
  12. Humphreys, W. J.: Initiation of shell formation in the bivalve,Mytilus edulis. Proc. 27. Ann. Meet. Electr. Micr. Soc. America 1969, 272–273 (1969).
  13. Kawaguti, S., Ikemoto, N.: Electron microscopy on the mantle of a bivalved gastropod. Biol. J. Okayama Univ.8, 1–20 (1962a).
    Google Scholar
  14. Kawaguti, S., Ikemoto, N.: Electron microscopy on the mantle of a bivalve,Fabulina nitidula. Biol. J. Okayama Univ.8, 21–30 (1962b).
    Google Scholar
  15. Kawaguti, S., Ikemoto, N.: Electron microscopy on the mantle of a bivalve,Musculus senhousia, during regeneration of the shell. Biol. J. Okayama Univ.8, 31–42 (1962c).
    Google Scholar
  16. Kessel, E.: Über Periostracum-Bildung. Z. Morph. Ökol. Tiere40, 348–360 (1944).
    Google Scholar
  17. Kniprath, E.: Die Feinstruktur der Periostrakumgrube von_Lymnaea stagnalis_. Biomineralisation2, 24–37 (1970).
    Google Scholar
  18. Kniprath, E.: Die Feinstruktur des Drüsenpolsters von_Lymnaea stagnalis_. Biomineralisation3, 1–11 (1971a).
    Google Scholar
  19. Kniprath, E.: Cytochemische Lokalisation von Kalzium im Mantelepithel von_Lymnaea stagnalis_ (Gastropoda). Histochemie25, 45–51 (1971b).
    PubMed Google Scholar
  20. Mutvei, H.: On the shells of_Nautilus_ and_Spirula_ with notes on the shell secretion in non-cephalopod molluscs. Ark. Zool.16, 221–278 (1964).
    Google Scholar
  21. Robertson, J. D.: The function and metabolism of calcium in the invertebrate. Biol. Rev.16, 106–133 (1941).
    Google Scholar
  22. Timmermans, L. P. M.: Studies on shell formation in molluscs. Netherlands J. Zool.19, 417–523 (1969).
    Google Scholar
  23. Tullberg, T.: Studien über den Bau und das Wachstum des Hummerpanzers und der Molluskenschalen. Kgl. svenska Vet. Akad. Handl.19, 1–57 (1882).
    Google Scholar

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. Lehrstuhl für Zellmorphologie, Abteilung für Biologie, Ruhr-Universität Bochum, 463 Bochum-Querenburg, Postfach 2148, Buscheystraße, Germany
    Ernst Kniprath

Additional information

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

Rights and permissions

About this article

Cite this article

Kniprath, E. Formation and structure of the periostracum in_Lymnaea stagnalis_.Calc. Tis Res. 9, 260–271 (1972). https://doi.org/10.1007/BF02061966

Download citation

Key words