Fine Structural Study of Coelomic Solitary Spermatogenesis in Urechis unicinctus

Early spermatocytes of U. unicinctus are found in cluster floating in the coelomic fluid. The spermatocytes in a cluster form a syncytium or cytoplasmic mass, but there are no indications that the cytoplasmic mass is a component of a somatic cell. This work suggested that this type of spermatogenesis can be subordinated to solitary spermatogenesis in the sense excluding structural and functional support of a somatic cell for sperm developments. The solitary spermatogenesis in U. unicinctus is different in appearances and developmental details of sperm organelles and stage distributions from that of localized spermatogenesis. The acrosomal rudiments and centrioles can be observed in the early single cells of spermatogonia and clearly disclosed in the primary spermatocyte. In the stage of secondary spermatocyte, the acrosomal precursor and the centrioles begin to move to each cytoplasmic poles. The polarities of the organelles are attained at stage of spermatids. The spermatocytes and spermatids are arranged circumferentially along the cytoplasmic mass in which some amorphological cytoplasmic components are included. The spermatids reveal to be detached from the cytoplasmic mass into coelomic fluid. It suggests that the spermatogenesis are progressed in support of coelomic fluid, and the fact take into consideration that the spermatogenic cells can be in vitro cultured without somatic cells and with supplements of coelomic fluid.

개불 (Urechis unicinctus) 체강에서의 단위집단 정자형성(Solitary Spermatogenesis)에 관한 미세구조 연구

U. unicinctus의 초기 정자형성 과정은 체액 부유성 웅성 생식세포 집단(cluster)에서 수행되는 것으로 관찰되었다. 이들 웅성 생식세포 집단은 체강의 체액 속에 산재하고 다른 체세포와 특정 구조 또는 조직을 형성하지 않았으므로 분산형 정자형성(diffuse spermatogenesis) 또는 단위집단 정자형성 (solitary spermatogenesis) 과정을 거치는 것으로 볼 수 있었다. 단위집단 정자 형성과정은 생식세포들이 체세포와 함께 조직을 형성하는 포유동물의 집단 정자형성(localized spermatogenesis)과 비교하여 미세구조 측면에서 여러 가지 특징을 갖는 것으로 관찰되었다. U. unicinctus의 단위집단 정자형성에서 웅성 생식세포 발생단계는 핵의 크기, 핵질(nuclear matrices)의 위상 그리고 핵 응축도 및 웅성 생식세포 기관의 발달 상태를 고려하여 따로 분류하였다. 정원세포와 제1 정모세포의 차이는 핵질의 위상에서 분명하였고, 정모세포와 정세포는 핵 응축도에서 차이를 볼 수 있었다. 단위집단을 형성하는 시기는 정원세포기로서 각 정원세포 돌기들이 서로 융합한다는 증거를 볼 수 있었다. 제1, 제2 정모세포 그리고 정세포들은 단위집단의 외곽에 부착하고 있었으며 내부에는 웅성 생식세포 응축 과정에 수반되어 분리된 또는 제거된 세포질 성분(cytoplasmic mass)이 채워지는 것으로 볼 수 있었다. 성숙 후 단위집단에서 체강으로 분리되는 시기는 정세포기이며, 체강에서 관찰된 성숙정자는 물질농도에서 구획이 형성된 원반형 첨체, 미토콘드리아와 편모의 구조로 보아서 운동성과 수정력이 있는 것으로 보인다. 이와 같은 단위집단 생식세포 형성은 체액을 통한 간접 방법에 의해 대사 작용에 필요한 정보와 물질을 교환하기 때문에 가능한 것으로 추측하였으며, 이를 응용하면 적절한 양의 체액을 공급하여 in vitro에서 생식세포 배양이 가능할 것으로 사료되었다.