Fine structure of photoreceptor cells in the earthworm, Lumbricus terrestris

  • P. Röhlich
  • B. Aros
  • Sz. Virágh


Photoreceptor cells in the epidermis and nerve branches of the prostomium and in the cerebral ganglion of Lumbricus terrestris were investigated with the electron microscope. The photoreceptor cell is similar to the visual cell of Hirudo by having a central intracellular cavity (phaosome) filled with microvilli. Besides microvilli, several sensory cilia can also be found in the phaosome but they are structurally independent of the microvilli. A gradual branching of the phaosome cavity into smaller cavities makes its sectional profile extremely labyrinthic. Flattened smooth-surfaced cisternae in stacks of 2 to 5 are frequently observed around the phaosome. Characteristic constituents of the cytoplasm are vesicles and vacuoles filled with a substance of varying density. The photoreceptor cell is covered by glial cells or by their processes which at many places deeply invaginate the cell surface (trophospongium).


Photoreceptor Lumbricus Electron microscopy 


Die Feinstruktur der Photorezeptorzellen in der Epidermis, in kleineren Nervenästen und im Zerebralganglion von Lumbricus terrestris wurde untersucht. Das Vorhandensein eines zentralen, intrazellulären Lumens (Phaosom), das mit Mikrozotten gefüllt ist, erinnert in der Struktur der Photorezeptorzelle des Regenwurms an Lichtsinneszellen von Hirudo. Außer Mikrozotten findet man im Phaosom einige Zilien vom Typ 9×2+0; solche Zilien sind von den Mikrozotten strukturell unabhängig. Durch eine Aufzweigung des Phaosoms in kleinere Buchten, die tief in das umgebende Zytoplasma eindringen, erhält es ein labyrinthartiges Aussehen.

Glatte Zisternen in Gruppen von 2 bis 5 wurden oft um das Phaosom im Zytoplasma beobachtet. Charakteristische Bestandteile der Zelle sind noch Vesikel und Vakuolen, die mit einer Substanz von wechselnder Elektronendichte gefüllt sind. Die Photorezeptorzellen werden von Gliazellen und Gliafortsätzen umgeben, die an vielen Stellen die Zelloberfläche tief einstülpen (Trophospongium).


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  1. Barer, R., Sidman, R. L.: The absorption spectrum of rhodopsin in solution and in intact rods. J. Physiol. (Lond.) 129, 60–61 (1955).Google Scholar
  2. Bennett, H. S., Luft, J. H.: Collidine as a basis for buffering fixatives. J. biophys. biochem. Cytol. 6, 113–114 (1959).Google Scholar
  3. Brown, P. K., Wald, G.: Visual pigments in single rods and cones of the human retina. Science 144, 45–52 (1964).Google Scholar
  4. Clark, A. W.: The fine structure of the eye of the leech, Helobdella stagnalis. J. Cell Sci. 2, 341–348 (1967).Google Scholar
  5. Denton, B. J., Wyllie, J. H.: Study of the photosensitive pigments in the pink and green rods of the frog. J. Physiol. (Lond.) 127, 81 (1955).Google Scholar
  6. Dhainaut-Courtois, N.: Sur la présence d'un organe photorécepteur dans le cerveau de Nereis pelagica L. (Annélide polychète). C. R. Acad. Sci. (Paris) 261, 1085–1088 (1965).Google Scholar
  7. Dorsett, D. A., Hyde, R.: The fine structure of the lens and photoreceptors of Nereis virens. Z. Zellforsch. 85, 243–255 (1968).Google Scholar
  8. Eakin, R. M.: Lines of evolution of photoreceptors. J. gen. Physiol. 46, 357A-367A (1962).Google Scholar
  9. —: Lines of evolution of photoreceptors. In: General physiology of cell specialization. New York McGraw-Hill Book Co. 1963.Google Scholar
  10. —: Evolution of Photoreceptors. Cold Spr. Harb. Symp. quant. Biol. 30, 363–370 (1966).Google Scholar
  11. —: Evolution of Photoreceptors. In: Evolutionary biology. New York: Appleton-Century-Crofts 1968.Google Scholar
  12. —, Westfall, J. A.: Further observations on the fine structure of some invertebrate eyes. Z. Zellforsch. 62, 310–332 (1964).Google Scholar
  13. Fischer, A., Brökelmann, J.: Das Auge von Platynereis dumerilii (Polychaeta). Sein Feinbau im ontogenetischen und adaptiven Wandel. Z. Zellforsch. 71, 217–244 (1966).Google Scholar
  14. Hansen, K.: Elektronenmikroskopische Untersuchung der Hirudineen-Augen. Zool. Beitr. N.F. 7, 83–128 (1962).Google Scholar
  15. Hermans, C. O.: Fine structure of the segmental ocelli of Armandia brevis (Polychaeta: Opheliidae). Z. Zellforsch. 96, 361–371 (1969).Google Scholar
  16. —, Cloney, R. A.: Fine structure of the prostomial eyes of Armandia brevis (Polychaeta: Opheliidae). Z. Zellforsch. 72, 583–596 (1966).Google Scholar
  17. Hesse, R.: Untersuchungen über die Organe der Lichtempfindung bei niederen Thieren. I. Die Organe der Lichtempfindung bei den Lumbriciden. Z. wiss. Zool. 61, 393–419 (1896).Google Scholar
  18. —: Untersuchungen über die Organe der Lichtempfindung bei niederen Thieren. III. Die Sehorgane der Hirudineen. Z. wiss. Zool. 62, 671–707 (1897).Google Scholar
  19. Jung, D.: Bau und Feinstruktur der Augen auf dem vorderen und hinteren Saugnapf des Fischegels Piscicola geometra L. Zool. Beitr., N.F. 9, 121–172 (1963).Google Scholar
  20. Karnovsky, M. J.: A formaldehyde-glutaraldehyde-fixative of high osmolality for use in electron microscopy. J. Cell Biol. 27, 137A-138A (1965).Google Scholar
  21. Kernéis, A.: Ultrasturcture des photorécepteurs de Dasychone (Annélides, Polychètes, Sabellidae). J. Microscopie 7, 40a (1968).Google Scholar
  22. —: Nouvelles données histochimiques et ultrastructurales sur les photorécepteurs ≪branchiaux≫ de Dasychone bombyx (Dalyell) (Annélide Polychète). Z. Zellforsch. 86, 280–292 (1968).Google Scholar
  23. Krasne, F. B., Lawrence, P. A.: Structure of the photoreceptors in the compound eyespots of Branchiomma vesiculosum. J. Cell Sci. 1, 239–248 (1966).Google Scholar
  24. Langer, H., Thorell, B.: Microspectrophotometry of single rhabdomeres in the insect eye. Exp. Cell Res. 41, 673–677 (1966).Google Scholar
  25. Liebman, P. A.: In situ microspectrophotometric studies on the pigments of single retinal rods. Biophys. J. 2, 161–178 (1962).Google Scholar
  26. Manaranche, R.: Sur la présence de cellules d'allure photoréceptrice dans le ganglion cérébroide de Glycera convoluta (Annélide Polychète). J. Microscopie 7, 44a (1968).Google Scholar
  27. Röhlich, P.: Fine structure of photoreceptors under normal and experimental conditions. Thesis [in Hungarian] Budapest, 1967.Google Scholar
  28. —, Török, L. J.: Elektronenmikroskopische Beobachtungen an den Sehzellen des Blutegels, Hirudo medicinalis L. Z. Zellforsch. 63, 618–635 (1964).Google Scholar
  29. Walther, J. B.: Single cell responses from the primitive eyes of an annelid. In: The functional organization of the compound eye. Wenner-Gren Center Internat. Symp. 7, 329–336 (1965). Oxford: Pergamon Press 1966.Google Scholar
  30. White, R. H., Walther, J. B.: The leech photoreceptor cell: ultrastructure of clefts connecting the phaosome with extracellular space demonstrated by lanthanum deposition. Z. Zellforsch. 95, 102–108 (1969).Google Scholar
  31. Yanase, T., Fujimoto, K., Nishimura, T.: The fine structure of the dorsal ocellus of the leech, Hirudo medicinalis. Mem. Osaka Gakugei Univ. B 13, 117–119 (1964).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1970

Authors and Affiliations

  • P. Röhlich
    • 1
  • B. Aros
    • 1
  • Sz. Virágh
    • 1
  1. 1.I. Central Laboratory for Electron Microscopy and Department of Histology and EmbryologyMedical UniversityBudapest

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