Die Feinstruktur von Riechsensillen auf der Antenne des Aaskäfers Necrophorus (Coleoptera)

Summary

The objects under electronmicroscopical investigation were the Sensilla basiconica (Types I and II) from Carrion beetle (Necrophorus) antennae.

• 1. The sensilla are comprised of one or two sense cells, two sheath cells and the cuticular apparatus, in this case being an olfactory hair.

• 2. The spacial arrangement of these cells and their processes, in other words the olfactory hair's construction, was elucidated through the use of serial sectioning and then reconstructed.

• 3. The distal process of the sense cell, the dendrite, is partitioned as an inner and outer segment. A ciliary apparatus is found at the transitional point between these two segments.

• 4. The outer segment is divided at the hair base into several branches, which continue to the hair tip and which may represent the receptor apparatus.

• 5. The neurotubules in the dendritic outer segment are considered to be supporting elements, which during the dendrite's “branching” phase take on an ordering function.

• 6. The wall of the hair is penetrated by hexagonally-arranged pore systems. These systems are constructed as follows: on the outside a pore-funnel which then narrows to a pore-canal, then widening to a pore-kettle. From the pore-kettle's base, the poretubules continue into the liquor-filled hair lumen and end near the dendrite.

• 7. Between the end of the pore-tubules and the dendritic membrane no contact has been detected; such a contact is considered to be improbable.

• 8. The pore-tubules, together with the hair wall, are constructed by the trichogen cell during sensillar development. Also, contrary to the present conception, they are not the “finest branches” of the dendrite, but elements of the cuticular hair wall.

• 9. Haemolymph and protargol, under laboratory conditions, were introduced into the pore systems from the outside. By this method it was found that the system's lumen is not closed off from the outside environment and evidently serves as the further conductor of olfactory stimuli.

• 10. The structure of the sense organs of insects was compared to that of vertebrates. Both systems contain primary sense cells. The olfactory knobs of vertebrates and the cilia originating from them in the olfactory mucous layer are analogous to the several branches of the fissioned dendritic outer segment of insects. Odor molecules in both cases stimulate the receptor membrane only after first passing through a fluid phase (mucous layer or “Sensillenliquor 2”).

Zusammenfassung

Gegenstand der elektronenmikroskopischen Untersuchungen waren Sensilla basiconica (Typ I und Typ II) der Antennen von Aaskäfern (Necrophorus).

• 1. Die Sensillen bestehen aus einer bzw. 2 Sinneszellen, 2 Hüllzellen und dem zu einem Riechhaar ausgebildeten cuticulären Apparat.

• 2. Die räumliche Anordnung der Zellen und ihrer Fortsätze sowie der Bau des Riechhaares wurden anhand von Serienschnitten geklärt und zeichnerisch rekonstruiert.

• 3. Der distale Fortsatz der Sinneszelle, der Dendrit, ist in ein Innen- und ein Außensegment gegliedert. An der Übergangsstelle zwischen den Segmenten befindet sich ein Ciliar-Apparat.

• 4. Das Außensegment teilt sich an der Haarbasis in mehrere Zweige, die bis in die Haarspitze hineinreichen und den rezeptorischen Apparat darstellen dürften.

• 5. Die Neurotubuli im Außensegment des Dendriten werden als Stützelemente gedeutet, die in der Verzweigungsphase des Dendriten eine ordnende Funktion übernehmen.

• 6. Die Wand der Riechhaare wird von Porensystemen in hexagonaler Anordnung durchbrochen. Diese beginnen außen mit einem Porentrichter, der sich zu einem Porenkanal verengt, und sich dann wiederum zu einem Porenkessel erweitert. Vom Boden des Porenkessels ziehen Porentubuli in das mit Flüssigkeit gefüllte Haarlumen, wo sie in der Nähe der Dendriten enden.

• 7. Zwischen den Enden der Porentubuli und der Dendritenmembran ist ein Kontakt nicht nachweisbar und wird für unwahrscheinlich gehalten.

• 8. Die Porentubuli werden zusammen mit der Haarwand während der Sensillenentwicklung von der trichogenen Zelle angelegt. Sie sind also—entgegen der bisher geltenden Auffassung—keine „feinsten Ausläufer“ der Dendriten, sondern Bauelemente der cuticulären Haarwand.

• 9. Unter experimentellen Bedingungen dringen Hämolymphe und Protargol von außen in das Porensystem ein. Das Lumen dieses Systems ist demnach nicht von der Außenwelt abgeschlossen und dient offensichtlich der Weiterleitung des Geruchsreizes.

• 10. Die Struktur der Riechorgane von Insekten wird mit der von Wirbeltieren verglichen. Beide Systeme besitzen primäre Sinneszellen. Die Sinneskolben und die daraus entspringenden Cilien der Riechschleimhaut von Wirbeltieren sind den sich in mehrere Äste aufspaltenden dendritischen Außensegmenten der Insekten analog. Duftmoleküle erreichen in beiden Fällen die Rezeptormembran erst nach Passieren einer wässerigen Phase (Riechschleim bzw. Sensillenliquor 2).