Morphology of the Digestive Tract of Cladomorphus phyllinus (Phasmatodea: Phasmidae)

Dihego Oliveira Azevedo, Maria Do Carmo Queiroz Fialho, Nathalia Coelho Vargas, Evaldo Ferreira Vilela, José Cola Zanuncio, José Eduardo Serrão

Abstract


The digestive tracts of insects may indicate life history and phylogenetic relationships among different species. Phasmatodea are chewing herbivores with an elongated body shape, which camouflages them on the vegetation on which they feed. This work evaluated the gut structure of the walking stick insect, Cladomorphus phyllinus (Gray 1835) (Phasmatoidea: Phasmidae), with light and scanning electron microscopy. The digestive tract of C. phillynus is an elongated tube with minimal external anatomical differences along its length. There is a short gastric caeca-like structure in the posterior midgut. The crop is an extensively folded storage organ and the proventriculus is covered by a thick cuticle with spine-like projections, which play a role in grinding food. The midgut has 2 anatomical regions probably involved in digestion and absorption of nutrients. The epithelial cells of the anterior midgut have bubbles of apocrine secretion, while the posterior midgut cells have a striated border. Gastric caecae-like projections are found in the posterior midgut. They are enlarged close to the midgut wall, and follow a thin and long filament, which is free in the body cavity. The epithelial cells lining the gastric caecae-like projections are cuboidal with well development striated borders, suggesting involvement in nutrient absorption. The hindgut is divided in an ileum and a rectum. The ileum epithelial cells are covered by cuticle and have cytological traits characteristic of electrolyte and water absorption. The rectum epithelial cells have no obvious absorptive features, but the rectal pads may be involved in water and electrolyte reabsorption. This work reinforces the concept that the anatomy of gut is related to the diet and body shape, and shows that the general pattern of compartmentalization of digestion in insects was maintained in Phasmatodea, but that it differs from other Orthopteroidea in some aspects.

 

O trato digestivo dos insetos pode indicar a história de vida e as relações filogenéticas entre espécies diferentes. Phasmatodea são herbívoros mastigadores com corpo alongado que se camuflam na vegetação. Este trabalho avaliou a estrutura do intestino do bicho-pau Cladomorphus phyllinus através de microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura. O trato digestivo de C. phyllinus é um tubo alongado sem diferenças anatômicas ao longo de seu comprimento, exceto pela presença de uma estrutura semelhante ao ceco gástrico na região posterior do intestino médio. O papo é um órgão de armazenamento amplamente dobrado e o proventrículo é coberto por cutícula espessa com projeções na forma de espinhos. O intestino médio tem duas regiões anatômicas, e está provavelmente envolvido na digestão e absorção de nutrientes. As células epiteliais do intestino médio anterior apresentam bolhas de secreção apócrina na sua porção apical, ao passo que as células do intestino médio posterior possuem borda estriada no ápice. Estruturas semelhantes a cecos gástricos foram encontrados no intestino médio posterior, com células cúbicas que apresentam microvilosidades longas, provavelmente envolvidas na absorção de nutrientes. O intestino posterior é dividido em íleo e reto. As células do íleo são cobertas por cutícula e têm características de absorção de eletrólitos e água. As células epiteliais do reto não apresentam características de células absortivas, diferentemente das células das papilas retais, provavelmente envolvidas na reabsorção de água e eletrólitos. Este trabalho reforça que a anatomia do intestino está relacionada com a forma do corpo do inseto, e mostra que o padrão geral de compartimentalização da digestão nos insetos é mantido em Phasmatodea, mas com algumas diferenças em comparação com outros Orthopteroidea.

 

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Keywords


insects; histology; walking stick insects; gut

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