LA
RIVOLUZIONE DARWINIANA
L’evoluzione della specie sfidò una visione
del mondo che era stata insegnata per secoli.
Nelle
teorie precedenti a darwin ritroviamo quella dei filosofi greci:
Platone=esistenza di due mondi: illusorio e reale. l’evoluzione
è inesistente.
Aristotele
scala della natura ogni forma di vita occupa un gradino e nn è soggetta a
evoluzione. Cultura ebraico-cristiana specie create singolarmente e nn
soggette a evoluzione.Nel 700 teologia naturale il creatore a creato tutto
immutabilmente.
Carlo Linneo si specializza in tassonomia che assegna a ogni
organismo un genere e una specie. Il suo sistema tassonomico viene utilizzato
tutt’ora.
Lo studio dei fossili, la paleontologia, ha
contribuito a gettare le fondamenta per le idee di darwin.. Cuvier nota
che ogni strato è caratterizzato da gruppi unici di specie fossili e più si
andava in profondità più i fossili erano dissimili da quelle attuali. la sua
spiegazione fu la teoria delle catastrofi. Hutton teoria del
gradualismo:i cambiamenti grandi derivano da processi piccoli ma continui nel
tempo. darwin reinterpreta questa teoria con il suo attualismo: le forze di cui
parla hutton nn sono mutate nel tempo e sono quelle che agiscono anche oggi. Lamarck
sottolinea il concetto di adattamento all’ambiente come risultato principale
dell’evoluzione.
All’inizio del 19 secolo il contesto
intellettuale era dominato dal creazionismo.
Charles Darwin nasce in inghilterra e prima si inscrive
all’università di medicina e poi intraprende la carriera ecclesiastica. Dopo la
laurea intraprende un viaggio intorno al mondo con la nave beagle.
Grazie a questo viaggio potè osservare cose interessanti sulla distribuzione
geografica delle specie. Alle Galapagos vede specie che nn esistevano in altre
parti del mondo. 1859 pubblica l’origine della specie dove sostiene la
teoria della selezione naturale. La selezione naturale è causa dell’evoluzione
adattativa. tutti gli organismi sono legati dalla discendenza a un organismo
ancestrale vissuto nel lontano passato.
Mayer
deduce dalla teoria di D. 5 osservazioni e 3 conclusioni:
1-
Oss/ se
tutti gli individui di una popolazione si riproducessero questa crescerebbe
senza sosta.
2-
Oss/ la
dimenzione numerica di una popolazione tende ad essere stabile.
3-
Conclusione: la produzione di individui maggiore alle
possibilità dell’ambiente porterebbe all’insorgenza di conflitti perciò nn
tutti gli individui nati riescono a sopravvivere.
4-
Oss/ gli
individui di una popolazione sono tutti diversi.
5-
Oss/
questa variabilità è in gran parte ereditabile.
6-
Conclusione: la sopravvivenza dipende dal bagaglio
genetico.
7-
Conclusione: si accumulano nel tempo le caratteristiche
geniche più favorevoli.
La lotta per la sopravvivenza fu fatta notare
a d. Tramite uno scritto di Malthus per il quale le sofferenze umane sono
inevitabili per prevenire l’aumento sproporzionato della popolazione.
Una prova dell’evoluzione è rappresentata
dalle Omologie:
omologie anatomiche: molti elementi scheletrici dei mammiferi sono gli
stessi e derivano da un antenato in comune. Queste sono dette strutture
omologhe. Gli organi vestigiali sono strutture omologhe e sono residui
ancestrali di strutture che hanno avuto funzione importante nelle specie che ci
hanno preceduto ma che ora sono solo residui nn utilizzati.
Omologie embriologiche: omologie evidenti durante lo sviluppo
embrionale.
Omologie molecolari: riguardano le molecole comuni a piante e animali come
per esempio il patrimonio genico DNA RNA che hanno sia le piante che gli
animali.
La biogeografia studia la distribuzione geografica delle specie. Queste tendono ad
essere più strettamente imparentate con quelle della stessa area geografica
piuttosto con quelle lontane che sono simili per aspetto o stile di vita.
L’EVOLUZIONE
DELLE POPOLAZIONI
La genetica di popolazione mostra la
variabilità genetica all’interno delle popolazioni individuando l’importanza
dei caratteri quantitativi. La biologia del ventesimo secolo è influenzata
dalla sintesi moderna che sottolinea l’importanza delle popolazioni come unità
dell’evoluzione e il ruolo centrale della selezione naturale e del gradualismo.
Una popolazione è un gruppo circoscritto di
individui appartenenti alla stessa specie. La specie èun gruppo di popolazioni
in cui gli individui possono in natura incrociarsi tra loro producendo una progenie
fertile. Ogni specie occupa
un’area geografica in cui gli individui si concentrano in diverse popolazioni
locali. L’insieme dei geni presenti in una popolazione è il pool genico.
Se per esempio tutti i membri della popolazione sono omozigoti per un allele
(hanno tutti lo stesso carattere x es pelo corto) allora si dice che l’allele è
fisso nel pool genetico di quella popolazione.
Una popolazione di norma evolve ma la legge
di Hardy-Weinberg è basata su una popolazione che non evolve. Essa afferma che
il mescolamento degli alleli durante la meiosi e la fecondazione causale non ha
nessun effetto sul pool genico della popolazione. Il pool genico si trova
infatti in uno stato di equilibrio noto come equilibrio di Hardy-Weinberg e
le frequenze alleliche potrebbero rimanere per sempre costanti. L’allele
dominante non ha alcuna tendenza ad aumentare di frequenza da una generazione
all’altra rispetto a quello recessivo.
Una popolazione può trovarsi nell’equilibrio di
Hardy-Weinberg soltanto se sono soddisfatte 5 condizioni fondamentali:
1-
dimensioni
elevate della popolazione
2-
assenza
di migrazione
3-
accoppiamenti
casuali
4-
assenza
di selezione naturale.
Non ci aspettiamo di trovare davvero in natura
una popolazione all’equilibrio di Hardy-Weinberg, inoltre una deviazione della
stabilità di un pool genico di regola da origine ad un evoluzione.
Se studiando una popolazione si verifica un
allontanamento dai valori della legge di Hardy-Weinberg è segno che questa sta
evolvendo. L’evoluzione è il cambiamento che si verifica da una generazione
all’altra nelle frequenze alleliche di una popolazione. L’evoluzione su scala piccola è chiamata microevoluzione.
Questa avviene anche quando le frequenze alleliche cambiano soltanto in un
unico locus genico.
Le principali cause della microevoluzione
sono:
l’eliminazione di alcuni alleli nel corso del
tempo è detta deriva genica ed essa può verificarsiper due principali
situazioni:
effetto collo di bottiglia: drastica riduzione numerica della
popolazione a causa di eventi perturbatori(es terremoti) e la popolazione
superstite può non rappresentare più il pool genico della popolazione di
origine. Alcuni alleli scompaiono per sempre;
effetto fondatore: pochi individui provenienti da una popolazione
colonizzano un habitat nuovo e formano una neopopolazione che possiede solo
alcune caratteristiche del pool genico della popolazione di origine, cioè solo
i caratteri posseduti dai fondatori.
Un’altra causa della microevoluzione è la selezione
naturale che è ricollegabile al successo riproduttivo di un individuo che
fa si che vengano privilegiati alcuni allel 141e41b i rispetto ad altri. Il flusso
genico scambio genetico tra una popolazione all’altra. Tende a ridurre le
differenze tra popolazioni. Le mutazioni sono un cambiamento al livello
di DNA in un organismo. Questo è un evento molto raro.
Soltanto la componente genetica della
variabilità può avere conseguenze evolutive perchè può essere tramandata. La
maggior parte della variabilità ereditabile è costituita da caratteri
quantitativi; quelli discreti invece variano per categorie( fiore o rosso o
bianco). quando in una popolazione esistono più caratteri discreti le forme
alternative vengonodefinite morfi. Una popolazione viene detta polimorfica
qundo due o più morfi sono presenti in forme sufficentemente alte da essere
distinguibili. La variabilità genetica può essere misurata sia a livello di
geni che di DNA.
La variabilità di popolazione può dipendere
dalla variabilità geografica. Un tipo di variabilità geografica è il cline che
consiste nel graduale cambiamento di alcuni tratti fenotipici lungo un
gradiente geografico. In alcuni casi il cline può rappresentare una regione di
parziale sovrapposizione tra due popolazioni adiacenti dove si verificano
incroci geografici. Può esserci variabilità anche all’interno di una
popolazione quando l’ambiente si presenta disomogeneo.
Le mutazioni e la ricombinazione sessuale
creano variabilità nel pool genicodi una popolazione. La mutazione se si
manifesta nella linea cellulare che produce i gameti può essere trasmessa alle
generazioni successive. Quasi sempre una mutazione che altera una proteina
influenzando la sua funzione è dannosa ma in alcuni rari casi una mutazione può
migliorare l’adattamento.Essa si verifica maggiormente quando l’ambiente sta
cambiando e le mutazioni possono essere utili nelle nuove condizioni
ambientali.
La ricombinazione sessuale la riproduzione sessuata al contrario di
quella asessuata prevede la ricombinazione di alleli e quindi maggior
variabilità genetica. Durante la meiosi i cromosomi omologhi provenienti da
ciascun genitore si scambiano alcuni geni mediante il crossing over .
gli alleli si dividono in dominanti e recessivi.Quelli recessivi che sono meno
favorevoli e a volte dannosi possono persistere in una popolazione attraverso gli
individui eterozigoti che nn manifestano quel carattere ma ne sono
portatori(diploidia).Il polimorfismo bilanciato è la capacità della
selezione naturale di mantenere frequenze stabili di due o più forme
fenotipiche all’interno di una popolazione. Il vantaggio degli eterozigoti, a
confronto con gli omozigoti, e la selezione frequenza-dipendente, che
contribuisce a mantenere il polimorfismo evitando che il morfo divenga troppo
comune, promuovono il polimorfismo. La variabilità neutra non sembra
conferire alcun vantaggio agli individui (es varietà di impronte digitali) e
nn sembra essere soggetta alla selezione
naturale. La fitness evolutiva è il contributo relativo di un individuo
al pool genetico della generazione successiva.L’effetto della selezione naturale
di un carattere variabile può essere direzionale, diversificante o
stabilizzante:
-1gli individui migrano da un ambiente
all’altro e si adattano ad esso cambiando anche loro.
-2condizioni ambientali cambiano e favoriscono
alcuni piuttosto che altri.
-3agisce contro i fenotipi estremi e favorisce
le varianti più comuni riducendo la variabilità.
I maschi e le femmine di una specie
differiscono oltre che per gli organi riproduttivi anche per differenze come i
caratteri sessuali secondari che non sono direttamente associati con la
riproduzione dimorfismo sessuale. Ciò è un prodotto della selezione
sessuale che si divide in intrasessuale, all’interno dello stesso sesso come
competizione tra individui, e intersessuale come scelta del compagno sessuale.
La selezione naturale nn può portare alla perfezione perchè le strutture degli
organismi derivano da strutture anatomiche modificate; gli adattamenti
costituiscono spesso dei compromessi il pool genico puo essere modificato dalla
deriva genetica e la selezione naturale
agisce sulla variabilità preesistente.
L’ORIGINE
DELLE SPECIE
Una specie è un gruppo di popolazioni naturali
capaci di incrociarsi tra loro per produrre una progenie fertile mentre nn
possono incrociarsi con i membri di altre specie.
Le barriere riproduttive isolano i pool genici
delle specie biologiche. Le barriere prezigotiche impediscono
l’accoppiamento tra individui appartenenti a specie diverse oppure ostacola la
fecondazione qualora riescono ad accoppiarsi. Queste barriere sono:
-isolamento di habitat (vivono in una
stessa area geografica ma in habitat diversi)
-isolamento comportamentale (es rituali
di corteggiamento differenti)
-isolamento temporale (riproduzione in
periodi diversi dell’anno)
-isolamento anatomico
-isolamento gametico (gameti nn si uniscono a formare uno zigote).
Le barriere postzigotiche sono
meccanismi che vengono messi in atto quando individui di specie diverse si
accoppiano producendo zigoti ibridi; queste barriere impediscono che la
progenie si sviluppi sino a raggiungere lo stadio di adulti fertili:
-mortalità degli ibridi
-ibridi sterili
-degenerazione degli ibridi(prima generazione
di ibridi vitale e fertile ma nn le successive).
Esistono concetti alternativi a quello di
specie: specie ecologica(vive in una nicchia ecologica), specie
pluralista(combinazione di vari fattori che hanno portato a far si che si
formasse la specie), specie morfologica(particolare insieme di caratteri
strutturali), specie genealogica(organismi con una particolare storia
genetica).
La speciazione può avvenire in due modalità:
-allopatrica una popolazione da origine ad una nuova specie quando
si trova geograficamente isolata dalla popolazione di origine per es per una
catena montuosa. L’evoluzione di numerose specie nuove che derivano da un
comune antenato si chiama radiazione adattativa (esempio isole vicine).
-simpatrica nuove specie che possono originarsi nell’area di
distribuzione della popolazione parentale (in assenza di isolamento geografico)
a causa di errori durante la divisione cellulare che fanno si che coesistano
coorredi cromosomici supplementari, poliploidia. Un autopoliploide
è un individuo che possiede più corredi cromosomici tutti derivati dalla stessa
specie. L’allopoliploide invece li ha da due diverse specie. Di solito
avviene che gli ibridi nati dall’accoppiamento di due specie siano nn fertili
ma avvolte possono adattarsi meglio all’ambiente rispetto ai genitori.
Il modello dell’equilibrio punteggiato
dice che le specie divergono e se ne creano nuove con processi rapidi e non
attraverso piccoli passaggi graduali e la scarsità di fossili di transizione ne
è la prova. Lunghi periodi di equilibrio e stasi punteggiati da episodi di
speciazione.
Nella macroevoluzione viene provocato probabilmente da piccoli
episodi di microevoluzione nel lungo termine. La maggior parte delle novità
biologiche evolve gradualmente a partire da strutture preesistenti. In
alcuni casi come l’occhio la sua funzione è sempre stata la stessa; in altri
come le ossa leggere degli uccelli c’è stato un adattamento in seguito dettato
dal caso. Nn esistevano così per facilitare il volo(preadattamenti). In
oltre cambiamenti macroevolutivi possono essere associati a mutazioni a livello
dei geni che regolano lo sviluppo. Questi cambiamenti possono interferire con
la crescita proporzionale delle varie parti del corpo( crescita allometrica)
con per esempio la modificazione dei tempi di sviluppo normali instaurando un eterocronia(cambiamento
evolutivo della velocità degli eventi di sviluppo). Se in una specie lo sviluppo
sessuale viene accelleratosi può avere una pedomorfosi ovvero il
mantenimento di caratteri infantili nell’adulto.
Cmq unatendenza evolutiva non vuol dire che
l’evoluzione sia mirata ad avere un risultato e tutto in mano al caso.
FILOGENESI
E SISTEMATICA
I reperti fossili si trovano quasi
sempre in rocce sedimentarie. Queste si formano quando la sabbia e il
limo sottoposti alle intemperie e all’erosione del terreno vengono trasportati
dai fiumi agli oceani e alle paludi dove le particelle sedimentano. La
sedimentazione avviene quando ci sono dei cambiamenti ambientali e nn è un
processo continuo. Il risultato di questi processi di sedimentazione ci
riconduce a diversi periodi in successione tra loro. La serie degli strati
permette di individuare l’età relativa dei fossili in essa contenuti. È stata
elaborata in base a questo una scala temporale geologica costituita da numerosi
periodi geologici divisi in 4 diverse ere: precambriano, paleozoico, mesozoico,
cenozoico. La datazione radiometrica si basa sul tempo di
decadimento di determinati isotopi radioattivi presenti nei fossili dai
quali è possibile stabilire l’età dello strato sedimentario e ricondurlo
in una scala temporale assoluta.
La storia della terra invece può spiegarci in
parte l’attuale distribuzione geografica
delle specie. I continenti non sono immobili infatti la teoria della deriva
dei continenti spiega i movimenti della massa terrestre secondo due eventi
che si sono succeduti: fine del paleozoico i movimenti delle placche
terrestri hanno portato all’unione di tutte le masse continentali formando
un supercontinente: il pangea. Le specie che vivevano nei singoli
continenti si sono trovate a coabitare, gli animali marini hanno perso il loro
habitat e la fascia litoralica si è notevolmente ridotta. Durante il mesozoico
il pagea iniziò a frammentarsi e si verificarono fenomeni di isolamento
geografico. I continenti si allontanavano gli uni dagli altri. I reperti
fossili rivelano una storia fatta di episodi distinti con periodi in cui non ci
sono molti cambiamenti alternati ad altri con un intenso ricambio di specie. Si
sono verificati episodi di estinzione di massa. 2 estinzioni sono le più
importanti: quella del permiano e quella del cretaceo. Quella del cretaceo è
giustificata da due teorie principali: la prima che la giustifica con cambiamenti
climatici e la seconda con un asteroide. Quest’ultima è avvalorata da da uno
strato nelle rocce sedimentarie che è composto di materiali che nn si trovano
sulla terra ma che sono stati analizzati sulle meteoriti. La filogenesi è al
storia evolutiva. La ricostruzione della filogenesi fa parte di una disciplina
chiamata sistematica. La sistematica comprende la tassonomia che è un sistema
gerarchico di classificazione.
I tassonomi assegnano ad ogni specie un nome
latino composto da due parti: la prima indica il genere il secondo il nome
specificoche si riferisce alla specie all’interno del genere. i generi sono
inseriti in categorie via via più ampie: classificazione gerarchica della panthera
pardus:
DOMINIO----REGNO----PHYLUM----CLASSE----ORDINE----FAMIGLIA----GENERE----SPECIE ◄
| | | | | | | |
EUCARIOTI | CORDATI | CARNIVORI | panthera |
ANIMALI
MAMMIFERI
FELINI panthera
pardus
Ere
Periodi
storia della vita
|
CENOZOICO
|
Quaternario
Terziario
|
Comparsa dell’uomo 0,01 milioni di anni
Evoluzione dei mammiferi
Origine dei mammiferi
Principali radiazioni evolutive uccelli,
insetti,mammiferi
|
|
MESOZOICO
|
Cretaceo
Giurassico
Triassico
|
Estinzione 65 milioni di anni fa
Dinosauri abbondanti e diversificati
Evoluzione dei dinosauri,
piante gimnosperme
|
|
PALEOZOICO
|
Permiano
Carbonifero
Devoniano
Siluriano
Ordoviciano
Cambriano
|
245 grande estinzione
origine rettili, prime piante a seme
primi anfibi e insetti
diversificazione Agnati, gnatostomi
Alghe marine, piante, antropodi
543/510 esplosione
|
|
PRECAMBRIANO
|
600
2200
3800
4600 milioni di anni
|
Alghe, invertebrati
Fossili eucarioti più antichi
Prime tracce di vita
Origine della terra
|
Un diagramma filogenetico basato sull’analisi
cladistica viene definito cladogramma ed è un sistema a ramificazioni simili a
quelle di un albero. Ogni ramificazione è imboleggia la ramificazione di due
specie da un comune antenato. La sequenza delle ramificazioni simboleggia la
cronologia storica. Ogni ramificazione evolutiva è detta clade. I cladi possono
essere raggruppati in cladi sempre più ampi ma nn tutti i raggruppamenti di
organismi possono essere detti cladi infatti una clade comprende una specie
ancestrale e tutti i suoi antenati. Per raggruppare tutte le specie in un
cladogramma correttamente bisogna tener presente la differenza tra omologia e
analogia: omologie sono quelle attribuibili ad un comune antenato; analogie
somiglianze che sono state provocate da un’evoluzione di tipo simile ma in
modo distinto e nn da un comune antenato( evoluzione convergente). La colonna
vertebrale è una omologia ed è carattere comune primitivo nella clade
dei mammiferi. Confrontando i mammiferi
con altri vertebrati il pelo costituisce un carattere derivato condiviso
ossia un’innovazione evolutiva esclusiva di una particolare clade. La colonna
vertebrele può essere considerata un carattere derivato condiviso quando si
distinguono tutti i vertebrati dagli altri animali. All’interno della categoria
vertebrati infatti la colonna vertebrale è un carattere primitivo condiviso.
Per la costruzione di un cladogramma si
deve individuare un gruppo di riferimento cioè una specie imparentata
con le specie prese in considerazione. Le specie prese in esame costituiscono
il gruppo di studio. Si individua un omologia che è presente nel gruppo
di riferimento e nel gruppo di studio.
In oltre i sistematici possono ripercorrere la
filogenesi dall’analisi dei dati molecolari. Le sequenze di DNA vengono
ereditate. Più recente è la diramazione di due specie da un comune antenato più
saranno simili le sequenze di DNA. La ricerca si basa sul confronto tra le
sequenze nucleotidiche di DNA e dell’RNA. Ogni nucleotide in un segmento di DNA
costituisce un carattere ereditario espresso da 4 basi azotate: Adenina,
Guanina, Citosina, Timina. È possibile confrontare più regioni di DNA per
determinare il rapporto evolutivo tra le specie. Per il confronto delle
sequenze omologhe bisogna allineare le sequenze. Le due specie possono avere
sequenze della medesima lunghezza se si sono staccate da un comune antenato in
tempi recenti. Ma a volte le sequenze sono di lunghezze diverse e grazie ad un
computer che riempie le lacune che possiede l’una o l’altra sequenza si possono
allineare per confrontare le basi azotate.
Il principio di parsimonia afferma che
una teoria sulla natura dovrebbe essere la più semplice tra tutte quelle che
concordano con i fatti(rasoio di Occam). Perciò il cladogramma più parsimonioso
è quello che richiede il minor numero di eventi evolutivi ed è il più
probabile. Esistono casi però in cui l’ipotesi migliore nn è quella
parsimoniosa.
Il metodo degli orologi molecolari si
basa sul fatto che almeno alcune regioni del genoma evolvono a tassi piuttosto
costanti: se delle sequenze omologhe di DNA di di due specie di cui si conosce
la discendenza da un comune antenato vengono confrontate allora il numero di
sostituzioni nucleotidiche è proporzionale al tempo trascorso dalla diramazione
delle due linee evolutive. Si possono utilizzare gli orologi molecolari per
determinare la cronologia relativa delle divergenze filogenetiche. Le sequenze
delle basi azotate cambiano a una
velocità abbastanza costante da poter fungere da orologi molecolari per la
datazione degli eventi verificatisi nel passato.
IL
MONDO PRIMITIVO E LE ORIGINI DELLA VITA
La
terra ha avuto origine 4,5 miliardi di anni fa. La vita ha avuto origine tra
3,5 e 4,0 miliardi di anni fa. Nei primi tre quarti della storia evolutiva gli
unici organismi presenti sulla terra furono microscopici prevalentemente
unicellulari. Esiste una ricca storia fossile della vita procariotica. I
procarioti hanno dominato la storia evolutiva da 3,5 a 2,0 miliardi di anni
fa. Essi si divisero in due rami evolutivi Bacteria e Archaea.
Molti dei più antichi fossili procarioti si trovano nelle stromatoliti
che sono strati fossili laminati di roccia sedimentaria. L’ossigeno iniziò ad
accumularsi nell’atmosfera circa 2,7 miliardi di anni fa grazie ai processi di
fotosintesi dei procarioti detti cianobatteri. La vita eucariotica
invece iniziò 2,1 miliardi di anni fa. Le cellule eucariotiche sono più
complesse di qelle procariotiche e i fossili eucariotici più antichi sono
organismi a forma spirale con l’apetto di alghe unicellulari. L’origine di
cellule più complesse segna l’inizio della diversificazione della vita
eucariotica e della origine delle cellule pluricellulari (1,2) e dei primi
protisti. Nella tarda era precambriana 600 milioni di anni fa compaiono forme
fossili come meduse e vermi. All’inizio del cambriano troviamo il phylum dei
Cnidari(meduse) e dei poriferi (spugne). Durante i primi 20 milioni di anni del
cambriano fanno la loro comparsa i principali phylum di animali. Inizio del
paleozoico, 500 milioni di anni fa, organismi macroscopici come piante
funghi e animali.
Comunque nn potremmo mai sapere con certezza
come è nata la vita sulla terra. La maggior parte dei biologi accetta l’idea
che la vita si sia formata da materiale nn vivente. La terra nn era quella che
è oggi e i primi organismi furono il risultato di un evoluzione chimica
realizzata in 4 tappe:
1- sintesi abiotica(nn vivente) di
piccole molecole organiche (amminoacidi e nucleotidi),
2- unione di queste piccole molecole,
monomeri, in polimeri,
3- origine di molecole con potere di
autoreplicazione,
4- l’impacchettamento dei polimeri in protobionti,
goccioline circondate da una membrana che mentiene un ambiente chimico interno
diverso da quello esterno.
Tutto ciò è però una congettura. Molti
studiosi hanno fatto degli esperimenti ricreando le condizioni atmosferiche
presunte che esistevano nell’era primordiale per verificare se fosse possibile
l’origine della vitain determinate condizioni. Oparin e Haldane negli anni’20 e
Miller e Urey nel ’53 ricrearono in laboratorio queste condizioni e
verificarono la creazione spontanea di amminoacidi e di altri composti
organici.
Il primo materiale genetico originatosi è
stato probabilmente l’RNA in quanto ha funzioni di catalizzatore prima della
comparsa degli enzimi e nel mondo prebiotico molecole di questo tipo possono
aver avuto capacità di autoreplicazione catalizzata dai ribosomi.
Le cellule viventi possono essere state
precedute da protobionti, aggregati di molecole prodotte per via abiotica non
ancora in grado di un effettiuare replicazione. Alcuni protobionti sono anche
capaci di immagazinare energia e
scaricarla. Tale eccitabilità è una caratteristica di tutti i sistemi viventi.
Whittaker ha fatto una classificazione del
mondo dei viventi dividendolo in 5 regni: MONERA,
PROTISTA, PLANTAE, FUNGI, ANIMALIA. Ma
c’è anche un sistema di classificazione a tre domini: bacteria, archaea e
eukarya e la suddivisione dei procarioti e dei protisti in più regni.
LE ORIGINI DELLA DIVERSITà DEGLI EUCARIOTI
I protisti sono i piu
diversificati di tutti gli eucarioti (protisti piante funghi e animali). Gli
studiosi di sistemica hanno diviso quello che era il regno protista in 20 regni
distinti. 60000 specie note sono unicellulari ma esistono anche specie
coloniali o pluricellulari. Il protista unicellulale è un organismo completo
come lo è un altro organismo pluricellulare. Alcuni protisti si nutrono in modo
eterotrofo, altri sono mixotrofi( combinano insieme fotosintesi e nutrizione).
Ci sono vari metodi di nutrizione e nn è una modalità che caratterizza i
protisti e li unisce in un gruppo. 3 categorie di protisti: protozoi=
alimentazione ingestiva, alimentazione per assorbimento, alimentazione
fotosintetica. Molti protisti sono mobilie usano flagelli e ciglia che negli
eucarioti sono un estenzione del citoplasma
EVOLUZIONE DEGLI ANIMALI
Gli animali vengono
classificati in base a 5 elementi:
1-
sono
eucarioti unicellulari eterotrofi cioè devono assumere molecole organiche già
sintetizzate
2-
le loro
cellule non sono rivestite da parete cellulosica. I tessuti sono stabilizzati
da particolari proteine con funzioni meccaniche sopratutto da collagene
3-
due
categorie di tessuti: muscolare e nervoso.
4-
Riproduzione
nella maggior parte dei casi sessuata
5-
Presenza
di geni regolatori chiamati geni HOX. Tutti gli eucarioti sono dotati di
sequenze di DNA capaci di regolare l’espressione di altri geni. Il numero dei
geni hox di un animale in rapporto con la sia complessità anatomica.
Il regno animale è una categoria sistematica
monofiletica in quanto tutti gli animali hanno origine da un progenitore
comune. Questo si suppone possa essere stato un protista flagellato con
abitudini coloniali. questo protista doveva essere un coanoflagellato che
creava aggregazioni dotate di un peduncolo ancorato al substrato.
Gli alberi
filogenetici ci aiutano a dividere i vari gruppi animali in base alle loro
caratteristiche fenotipiche. Esistono così vari livelli filogenetici ognuno dei
quali riflette distinzioni binarie ( rami dicotomici).
DICOTOMIA
PARAZOI-EUMETAZOI
Parazoi sono i quasi
animali in quanto sono sprovvisti di veri tessuti. Gli altri animali sono tutti
raggruppati in eumetazoi.
DICOTOMIA
RADIATI-BILATERALI
Gli eumetazoi si
dividono in due rami principali: radiati che hanno una simmetria
raggiata o radiale cioè mostrano una porzione superiore e inferiore ma nn un
lato destro e uno sinistro; bilaterali in cui c’è una distinzione netta
tra lato sinistro e destro. Sono caratterizzati da una simmetria bilaterale che
è caratterizzata da due lati specularmente identici. Alla simmetria bilaterale
risulta associata la cefalizzazione cioè l’accrescimento delle strutture
sensoriali in corrispondenza dell’estremità cefalica; questa è la prima che
entra in contatto con risorse alimentari, pericoli e stimoli. Nella magior
parte degli animali a simmetria bilaterale la cefalizzazione comporta lo sviluppo
di una parte del sistema nervoso cioè l’encefalo il quale continua nel tronco
tramite il midollo spinale. La simmetria di un animale è correlata al proprio
stile di vita. La simmetria raggiata consente di fronteggiare l’ambiente a 360
gradi ma gli animali maggiormente attivi dal punto di vista motorio si trovano
tra i bilaterali. Un altra differenza è che negli animali a simmetria
bilaterale, nel primo stadio di sviluppo
embrionale tramite la gastrulazione
l’embrione raggiunge lo stadio di 3 foglietti germinativi. Questi sono
destinati a costituire le varie parti dell’animale: l’ectoderma che ricopre la
superfice embrionale darà origine all’epitelio; l’entoderma delimita
l’archenteron e da esso deriverà l’epitelio del canale alimentare e i tessuti dei
vari organi; mesoderma da cui derivano i muscoli e la maggior parte delle
strutture tra il sistema digerente e tegumentale. I radiati possiedono solo 2
foglietti germinativi(ectoderma,entoderma) e vengono definiti diblastici, i
bilaterali triblastici.
DICOTOMIA
CELOMATI-ACELOMATI
Gli animali dotati di
corpo pieno sono acelomati. Questo gruppo comprende x es i platelminti(vermi
piatti). La maggior parte degli animali a simmetria bilaterale presenta un
piano strutturale basato su due formazioni tubulari coalissali con interposta
una cavità contenente un mezzo liquido, la cavità corporea. Nel caso questa
cavità nn sia completamente rivestita da tessuto derivato da mesoderma viene
definita pseudoceloma. Gli animali celomati hanno un vero celoma, un comparto colmo
di un mezzo liquido. Il tessuto di derivazione mesodermica ricopre sia il
canale alimentare che la parete corporea. Il celoma fa da tampone fluido agli
sospesi in esso, agisce da amortizzatore. Negli animali di consistenza corporea
molle esso agisce da scheletro idrostatico in quanto viene tenuto sotto
pressione e i muscoli fanno pressione su di esso durante i movimenti.
DICOTOMIA
PROTOSTOMI-DEUTEROSTOMI
Nello sviluppo
embrionale di alcuni protostomi troviamo una segmentazione a mosaico in cui
ogni blastomero è destinato già precocemente
ad una linea di sviluppo. Nei deuterostomi troviamo una segmentazione
regolativa: ogni blastomero può dare un embrione intero e ha la stessa
possibilità di svilupparsi degli altri. Un’altra differenza è nella formazione
del celoma: durante la gastrulazione l’intestino primordiale dell’embrione
forma una sacca(l’archenteron) e nello stesso tempo si forma una cavitrà
celomatica per lato nella massa inizialmente compatta di mesoderma schizocecelia.
Nei deuterostomi lo sviluppo della cavità corporea si realizza tramite
enterocelia. Il mesoderma si forma da estroflessioni cave laterali. Nei
protostomi il blastoporo da origine alla cavità orale. Nei deuterostomi deriva
da apertura secondaria cioè anale. Protostomo deriva dal greco protos
primo stoma bocca.
DUE CLADI DEI
PROTOSTOMI
Lofotrocozoi (
anellidi e molluschi) e ecdisozoi
(antropodi, crostacei, insetti). I primi passano in uno stadio larvale definito
trocofora. Ecdisozoi producono scheletro esterno di natura cuticolare definito esoscheletro. Quando l’animale si
accresce va incontro ad una muta e ne produce uno nuovo con il processo
dell’ecdisi.( ecdisozoi).
LOFOFORATI
Lofoforo corona di
tentacoli cigliati a fora di ferro di cavallo per funzioni alimentari.
PARAZOI
Linea evolutiva più
vicina ai coanoflagellati coloniali che hanno dato origine al regno degli
animali. Strati cellulari delle spugne
nn sono veri tessuti ma associazioni a trama lassa di cellule specializzate
mediocramente
TIPO PORIFERA
Organismi sessili
vivono adese a un substrato tramite una base di impianto. Prive di strutture
recettoriali, neurali e muscolari. Dimensione da un centimetro a due metri, qausi tutte le forme sono marine. Poriferi
(dotati di pori). Acqua inalata tramite i pori si raccoglie nella cavità
centale(camera interna=spongiocele) e viene emessa dall’osculo(
apertura esterna). Le spugne si nutrono grazie a processi di setacciamento
catturando particelle alimentari, batteri presi dall’acqua che scorre
attraverso il loro corpo. Si nutrono filtrando il cibo. La parete della cavità
corporea è rivestita da coanociti strati di cellule flagellate o
cellule dal collare che formano un colletto citoplasmatico alla base del
loro flagello. I flagelli producono microcorrenti che portano particelle
alimentari e batteri in corrispondenza dei collari( fagocitosi=meccanismo
tramite cui si ingerisce il cibo). Pori sono canalicoli delimitati da porociti(
cellule allungate). Parete corporea formata da due strati separati dalla mesoila
che è un materiale gelatinoso. Amebociti si muovono nllo spessore della
parete della spugna. Sono cellule multifunzionali che hanno diversi ruoli: prelevano
il cibo con una digestione endocellulare e trasferiscono le molecole nutienti
alle altre cellule. Hanno funzione di distribuzione, trasportano l’ossigeno e
contribuiscono all’eliminazione dei residui del catabolismo. Producono fibre
scheletriche che depongono nello spessore della mesolia.
Maggior parte dei
poriferi sono ermafroditi. Le cellule uovo formate si localizzano nella
mesolia e gli spermatozoi vengono emessi nella corrente dell’acqua. Nello
strato della mesolia incontro tra i gameti. Gli zigoti diventano larve
flagellate che raggiunto un substrato
adatto si trasformano in adulto sessile. Nella riproduzione asessuata interi
organismi si formano da frammenti corporei del progenitore.
CLADE EUMETAZOI=
animali caratterizzati da aggregazioni tissutale
RADIATI
Simmetria raggiata e
embrioni diblastici
TIPO CNIDARIA
Comprendono idre,
meduse, attinie, coralli. Ambiente per lo più marino scarsa complessità
organizzativa. Struttura sacciforme con comparto digestivo interno(cavità
gastrovascolare)dotata di un unica apertura che funziona da bocca e da ano. Due
forme una fissa (polipo) e una libera e galleggiante( medusa). I polipi
organismi cilindrici che aderiscono al substrato tramite una porzione
specializzata all’estremo aborale del loro corpo. Corona di tentacoli intorno
all’apertura oroanale cattura le prede. Forma polipolide idre, attinie. Medusa
ha un’apertura oroanale in posizione ventrale da cui tentacoli pendono verso il
basso. Movimento combinato: sia attivo che passivo. Passivo corrente di acqua,
attivo contrazione di una porzione del corpo ombrella. Alcuni cnidaria fase
polipoide e medusoide altri solo polipoide
o mesudoide. Alimentazione carnivora usano i tentacoli a corona attorno
all’apertura oroanale. Le prede spinte dai tentacoli nella cavità
gastrovascolare dove avviene la digestione. I residui sono espulsi all’esterno
attraverso l’apertura oroanale. I tentacoli sono armati con cnidociti(cellule
della parete corporea specializzate per la difesa e cattura prede). Cnidociti
contengono la nematocisti(capsula urticante).
Nei cnidari ci sono
cellule nervose e muscolari elementari. La cavità gastrovascolare funziona da
scheletro idrostatico con cellule muscolari che si contraggono. Le contrazioni
sono sono coordinate da una rete neurale ma nn hanno strutture nervose centrali
ma esistono cellule recettoriali attorno all’apertura oroanale.
Idrozoi
Presentano alternanza
tra forma medusoide e polipoide. Ex obelia stadio di polipo stile di vita
coloniale e come dimensioni risulta più appariscente di quello medusoide. Le
idre hanno un’apparteneza anomala a questa classe perchè hanno forma polipoide.
Ma si riproducono in modalità assesuale con la gemmazzione cioè dall’individuo
progenitore si formano escrescenze che corrispondono a organismi figli che si
distaccano e vivono indipendentemente. Quando le condizioni sono meno
favorevoli le idre si riproducono sessualmente dando origine a zigoti. Le uova
fecondate hanno forme resistenti restano inattive fino a quando le condizioni
ambientali nn ritornano favorevoli.-alternanza delle generazioni- la
riproduzione avviene senza variazioni genetiche nei periodi di stasi ambientale
mentre in presenza di un deterioremento ambientale i meccanismi della
riproduzione sessuale originano genomi nn identici. Tra tutti genomi ci sarà
quello adatto al nuovo ambiente.
Scifozoi
Organismi
marini(vivono in prossimità delle coste attraverso uno stadio polipoide), hanno
forma medusoide, struttura gelatinosi e sono membri dello zooplacton. Le specie
delle acque oceaniche sono prive della fase sessile.
Antozoi
Animali floreali per
il loro aspetto. Attinie e coralli. Forme sia individuali che coloniali. sulla
loro superficie esterna depositano un esoscheletro duro composto da carbonato
di calcio. Crescono su strutture minerali
TIPO CTENOPHORA
Tutte specie marine.
Animali trasparenti di diametro da 1 a 10 cm. Hanno forma sferoidale ma anche
allungati e nastriformi. Il nome vuol dire dotati di pettine hanno sul
tegumento otto nastri di placchette a forma di pettine che sono costituiti da
epitelio vibrattile. Utilizzano il movimento delle ciglia per lo spostamento.
Un organo recettoriale apicale corredato di particelle calcaree raccoglie gli
stimoli statici utili all’orientamento. Nella maggior perte dei casi dispongono
di una coppia di lunghi tentacoli retrattili che svolgono un ruolo predatorio.
Tali tentacoli hann strutture adesive colloblasti. quando una preda
viene toccata da un tentacolo i colloblasti si apronoin maniera repentina e da
essi viene estroflesso un filamento appiccicoso che cattura la preda portata
nel cavo orale.
PROTOSTOMI
Si dividono in:
LOFOTROCOZOI
TIPO PLATYELMINTE-PLATELMINTI
Vivono nelle acque marine
e in quelle intene ma anche nelle pozze e negli ambienti terrestri. Comprendono
le fasciole e le tenie che hanno abitudini parassitarie. Il loro
corpo è appiattito in senso dorso ventrale(verme piatto). Le dimensioni
variano. Sono caratterizzati da una cefalizzazione incipiente(
concentrazione delle funzioni al livello del capo) hanno la capacità di
spostarsi unidirezionalmente. Nell’embriogenesi essi formano il mesoderma il 3
foglietto localizzato tra ectoderma e endoderma. Hanno una cavità
gastrovascolare con una sola apertura. Le tenie nn hanno un canale
alimentare e assorbono i nutrienti attraverso la superficie corporea. I p. Sono
acelomati e privi di cavità corporea. Si suddividono in:
turbellari
sono forme marine e
mobili. Non parassite. Le specie dugesia (planarie) sono frequenti in stagni e
corsi d’acqua. Sono organismi carnivori e si nutrono anche in modo saprofita(di
animali morti). Le planarie sono prive di organismi respiratori e di un sistema
circolatorio. I plantelminti dispongono di un apparato escretore specifico che
mantiene l’equilibrio idrico e salino tra l’animale e l’esterno. È costituito
da cellule cigliate(cellule a fiamma). Esse mediante condotti ramificati
portano i liquidi interni verso l’esterno. Questi organismi osmoregolatori
hanno consentito ai turbellari di colonizzare acque interne e ambienti subaerei
perchè ci sia un’adeguata umidità. Le planarie per le funzioni locomotorie
utilizzano le ciglia sulla superficie ventrale. Scivolano con queste sul
substrato attraverso un velo di muco prodotto dall’apparato tegumentale.
Altre usano strutture muscolari con movimento ondulatorio per nuotare. Le
planarie hanno un estremità cefalica con un paio di macule oculari. Il
sistema nervoso è composto da formazioni neurali centralizzate infatti esse
apprendono e modificano le reazioni a determinati stimoli. Si riproducono assessualmente.
Il progenitore subisce al livello del suo asse maggiore una costrizione fino a
dividersi in due parti ognuna delle quali rigenere al porione mancante. Ci sono
processi di riproduzione sessuale(organismi ermafroditi) nn vi è
autofecondazione. C’è scambio di materiale tra gli ermafroditi.
Trematodi e monogei
I monogei e le
fasciole vivono come endo o ectoparassiti di altri animali dispongono di
una ventosa che si ancora agli organi interni dell’ospite o alla
superfice esterna. Un rivestimento garantisce la protezione. Molti trematodi
hanno un ospite intermedio dove le larve si sviluppano prima di
infdettare l’ospite definitivo(dove vive il parassita adulto). I mnogei sono
ectoparassiti di pesci. Il ciclo vitale inizia con una larva cigliata
mobile che incontra l’ospite.
Cestodi
Le tenie sono
parassiti che in età adulta vivono nei vertebrati inclusi gli uomini.
L’estremità cefalica, scolice, è dotata di strutture adesive come
dispositivi di presa sull’ospite. Lo scolice è costituito da un ‘armamentario
che permette al parassita di fissarsi stabilmente alla parete intestinale
dell’ospite. In un animale le uova fecondate si sviluppano in larve che si annidano
in cisti di questo ospite intemedio. L’uomo ingerisce la carne e i parassiti
larvari si sviluppano e si trasformano in adulti maturi.
Rotifera
Sono organismi che
vivono nelle acque interne. Piuttosto minuti. A differenza degli cnidari e dei
plantelminti hanno un canale alimentare completo cioè una struttura cava
con apertura orale e una anale distinte e poste ai capi opposti del canale
stesso. Gli organi interni sono in una cavità corporea definita pseudoceloma
delimitata parzialmente dal mesoderma. Nel pseudoceloma c’è un liquido che
contribuisce alle funzioni di scheletro idrostatico. Il liquido del
pseudoceloma serve alla diffusione dei nutrienti ai tessuti e la rimozione
delle sostanze di rifiuto. Il movimento del corpo provoca la distribuzione del
liquido nel pseudoceloma. Rotifero vuol dire dotato di ruote riferito alla
corona cigliare che trascina un vortice d’acqua nella cavità orale
dell’animale. La riproduzione è eterogonica. Con la partogenesi alcune
specie da individui femminili generano altre femmine da uova nn fecondate. In
altre specie vengono prodotte uova di due tipi: alcune danno individui
femminili altre maschili con modalità partogenetica. I maschi sono incapaci di
nutrirsi vivono però abbastanza a lungo da maturare sessualmente e da produrre
gli spermatozoi.
TIPO NEMERTEA
Vermi nastriformi o
vermi proboscidati. La struttura del loro corpo è caratteristica degli acelomati. Essi hanno
una cavità sacciforme contenente un liquido che è un vero celoma. I nemertini
oltre alla proboscide sono presenti due complessi anatomo funzionale:un canale
alimentale cioè un tubo digerente con apertura orale e anale separate e un
sistema circolatorio chiuso. I nemertini sono sprovvisti di un cuore e la
progressione del sangue è garantita da strutture muscolari che comprimono i
vasi ai quali sono associati.
TIPO MOLLUSCA
Le chiocciole, lumache
,ostriche, calamari, sono membri di tipo
mollusco. Sono organismi marini, hanno un corpo di consistenza soffice la
maggior parte è protetta da una conchiglia dura consituita da Sali di carbonato
di calcio. Hanno tutti un medesimo piano strutturale:il corpo è suddiviso in 3
parti fondamentali: un piede a struttura muscolare, una massa
viscerale contenente organi interni, un mantello cioè una piega
drappeggiata sopra la porzione viscerale e gli organi in essa contenuti che
producono la conchiglia. Si nutrono con una lingua muscolare dotata di una
struttura specializzata con funzioni abrasive definita radula con la
quale prelevano il cibo dai vari substrati. Essi presentano la condizione di gonocorismo=le
gonadi o testicoli sono localizzate nella parte viscerale di individui
appartenenti a sessi distinti. Tra le chiocciole ci sono specie ermafrodite.
Nel ciclo vitale è intercalata una fase larvale caratterizzata da un organismo
detto trocofora.
Poliplacofori
I chitoni ad
habitat marino hanno forma elissoidale e una conchiglia articolata in otto
placche dorsali. Fissato al substrato grazie al piede che funziona come
ventosa a depressione. Il chitone idividua gli strati di alghe che può ingerire
tramite l’attività della radula.
Struttura
organizzativa del mollusco:
1-
Mantello=contiene
strutture branchiali
2-
porzione
viscerale=canale alimentare molto più lungo del corpo,raggomitolato
3-
piede
4-
sistema
circolatorio aperto con un cuore dorsale che pompa liquido
circolarmente(emolinfa).
5-
Organi
escretori(nefridi) rimuovono i cataboliti dall’emolinfa
6-
Sistema
nervoso comprende anello di neuroni disposto intorno all’esofago
7-
Regione
orale caratterizzata da radula:organismo abrasivo con funzioni alimentari.
Dotata di denti ricurvi costituiti di chitina. Sporge dall’apertura orale e
scivola avanti e indietro.
Gasteropodi
Organismi marini di
acqua dolce adatti alla vita subaerea come chiocciole e lumache. Il carattere
anatomico deriva da un processo ontogenetico detto torsione. Sono protetti da
una conchiglia spiralata conica all’interno della quale l’animale trova
riparo. Nelle lumache la conchiglia viene ridotta e perduta nel corso
dell’evoluzione. Presentano distinte porzioni cefaliche con organi per la
fotorecezzione localizzati all’estremità dei tentacoli. Si muovono con lentezza
mediante movimenti ondulatori del piede. Utilizzano la radula per brucare. Le
chiocciole terrestri nn hanno branchie tipiche dei gasteropodi acquatici. La
cavità del mantello è molto vascolarizzata e funziona come polmone.
Bivalvi
Sono vongole ostriche
arselle e pettini di mare. Possiedono una conchiglia divisa in due metà valve
incernierate l’una all’altrain corrispondenza di una linea dorsale. Le valve
sono chiuse da fasci muscolari adduttori. La cavità mantellare o pagliare
permette scambi respiratori e raccolta di cibo. Nn hanno una distinta estremità
cefalica. Perdono la radula. Si nutrono mediante meccanismi di filtraggio
prendono particelle alimentari in un film mucoso e utilizzano un epitelio
vibratile per espellere questo pabulum verso l’apertura orale. Attraverso un
sifone l’acqua entra nella camera branchiale, transita sulle branchie e esce
attraverso un sifone esalante dalla cavità palliale. Ci sone forme sessili come
le cozze. Oltre a scavare i pettini di mare si muovono sul fondo del mare
aprendo e chiudendo le due valve.
Cefalopodi
Progettati per la
velocità. Hanno comportamento da attivi predatori. I calamari e i polpi usano
strutture annesse all’apparato orale per bloccare le prede che vengono
immobilizzate mediante una tossina inniettata. La bocca è al centro del piede
divisa in tentacoli vi è un mantello che copre la porzione viscerale ma la
conchiglia o è ridotta o assente. I nautili sono cefalopodi con conchiglia
esterna concamerata. I calamari si spostano velocemente in senso retrogrado.
Per muoversi inalano l’acqua dentro la cavità pagliare e la espellono. I
cefalopodi hanno un sistema circolatorio chiuso, un sistema nervoso centrale
sviluppato con un encefalo complesso. I calamari e i polpi hanno organi di
senso molto efficenti:fotorecezzione. Ci sono cefalopodi provvisti di
conchiglia gli ammonidi.
TIPO ANELLIDA
Hanno corpo segmentato
che deriva da anelli in successione.si trovano nelle acque del mare, interne e
suolo umido. Nel lombrico il celoma è ripartito in setti. Il canale digerente,
i vasi del sistema circolatorio, i cordoni nervosi attraversano queste pareti e
lo percorrono in lunghezza. Il sistema digerente è articolato in : faringe, esofago,
ingluvie, ventriglio, intestino. Il sistema circolatorio chiuso è una rete
vascolare. Nei vasi scorre sangue contenente emoglobina. I vasi sono 2 dorsale
e ventrale. Il primo ha una componente muscolare, agiscono con funzione
contrattile,cuori, che pompano il sangue nel circolo ematico. Nell’apparato
tegumentale8sistema respiratorio) si rinvengono vasi ematici. In ogni segmento
del lombrico si trova una coppia di organi escretori, i metanefridi. Attraverso
i nefrostomi si eliminano i cataboliti dal liquido circolante a quello
celomatico. L’encefalo è costituito da due gangli celebrali dorsali e cefalici.
Intorno a questo vi è un anello di fibre che connette i ganghi celebrali a
quelli subfaringei. I lombrichi sono ermafroditi con fecondazione crociata che
richiede due partner. L’accoppiamento prevede l’allineamento dei lombrichi e
scambio di materiale seminale. Gli spermi secernono un bozzolo di natura
mucosa. Questo scorre lungo l’animale raccoglie cellule uovo vergini e
materiale spermatico. Il bozzolo poi viene allontanato dai lombrichi. Questi si
riproducono anche per via asessuata.
Oligocheti
Includono varie forme
acquatiche. Lombrico ingerisce il terreno dove si sposta. Prende le sostanze
nutritive dal terreno mentre questo transita lungo il percorso digerente. Il
materiale nn assimilato viene eliminato con gli escrementi dall’apertura anale.
Policheti
Dotato di setole con
strutture rigide e sottili presenti su tutto il corpo. Definite parapodi(piedi)
data la loro funzione locomotoria consentono processi di trazione. Sono
organismi marini, raccolgono particelle mediante formazioni filtranti che si
estroflettono dall’apertura del tubo protettivo.
Irudinei
In maggioranza
sanguisughe. Vivono nelle acque interne ma sono note anche specie terrestri che
si trovano nella vegetazione umida del suolo. Le sanguisughe si nutrono
predando invertebrati di piccole dimensioni, altre sono forme parassite nn
obbligate. La sanguisuga elabora e rilascia una sostanza anestetizzante. Una
volta aperta la ferita la sanguisuga secerne un’altra sostanza l’irudina che
previene la coagulazione del sangue dell’ospite. Il parassita preleva tanto
sangue quanto ne può contenere. Può digiunare poi x mesi.
Relativo agli anellidi
vi è la comparsa della cavità celomatica e l’organizzazione modulare. Il celoma
costituisce uno scheletro idrostatico e consente nuovi meccanismi locomotori.
Molti anellidi procedono come escavatori coordinando la contrazione di una
serie di muscoli che si applicano su un sistema incomprimibile rappresentato dal
liquido contenuto nel celoma. Il comparto celomatico funziona come scheletro
idrostatico. Il celoma è segregato in comparti isolati. Quando si contrae la
muscolatura circolare di un segmento esso diviene sottile e si allunga. Quando
si contrae il modulo si accorcia ma il diametro aumenta. La cavità celomatica
ospita organi e apparati complessi, svolge il ruolo di ammortizzatore e
protegge le strutture interne.
PROTOSTOMI
ECDISOZOI
Il nome deriva da un
processo chiamato ecdisi. Ossia l’eliminazione dell’esoscheletro di un animale
invertebrato per consentire l’accrescimento corporeo.
Nematodi
Vivono in ambienti
acquatico e in tutto ciò che è umido. Il corpo è rivestito da un esoscheletro
cuticolare. Man mano che il nematode aumenta la taglia l’esoscheletro diviene
più stretto e alla fine esso se ne libera tramite l’ecdisi. Sistema digerente
completo ma manca un sistema circolatorio. Le sostanze nutrienti vengono
trasportate per tutto il corpo dal liquido contenuto nella cavità corporea. È
uno pseudoceloma cioè un comparto delimitato del mesoderma. I muscoli sono
disposti longitudinalmente e hanno una struttura in sezione obliqua
contraendosi producono un movimento simile a una frustata. Riproduzione
sessuata:gonocorismo con femmine con dimenzione maggiore. In seguito a
fecondazione interna la femmina deposita più zigoti. Il caenorhabditis elegans
vive sul suolo, altre specie vivono come parassiti negli animali.
Artropoda
Crostacei aracnidi e
insetti.’organizzazione segmentale, al robusto esoscheletro e alle appendici
articolate del loro corpo. (antropoda=piede articolato) organizzazione
strutturale del corpo a ripartizione dei compiti tra regioni. Le appendici del
tronco sono Per gli spostamenti sul suolo, per la predazione per la raccolta di
informazioni dall’ambiente per l’accoppiamento per la difesa. Il corpo è
rivestito dalla cuticola che costituisce un esoscheletro. La cuticola ha un
armatura spessa e rigida in alcuni distretti del corpo o in altri sottile e
flessibile. Essa non è impermeabile. Deve liberarsi del suo vecchio
esoscheletro in determinate fasi della propria vita e produrne uno più grande.
Ciò avviene con la muta. Questa lascia l’animale provvisoriamente inerme nei
confronti dei predatori e dei pericoli ambientali. Gli antropodi raccolgono informazioni
tramite:per la fotorecezione per la chemiorecezione olfattiva per quella
gustativa e per la meccanorecezzione. La cefalizzazione è molto avanzata.
Sistema circolatorio aperto in cui scorre l’emolinfa che viene spinta da una
struttura specializzata il cuore e circola in vasi centrifughi brevi per poi
raggiungere cavità definite seni disposte intorno a tesuuti e a organi. Il
liquido ritorna al cuore tramite pori forniti di valvole. Il complesso dei seni
costituisce l’emocele un sistema che nn rappresenta una sezione del celoma.
Questo si riduce man mano che procede lo sviluppo mentre l’emocele si accresce
e diventa il principale sistema cavitario. Il sistema circolatorio è aperto. Si
sono affermati svariati organi per gli scambi respiratori: specie acquatiche
fornite di branchie, forme terrestri estese camere a comparti, la maggior parte
degli insettidispone di un sistema aerifero a trachee. Si sono evoluti lungo 4
linee fondamentali di sottotipi:trilobitomorfi-cheliceriformi(scorpioni, zecche
ragni)-unirami(millepiedi, insetti...)-crostacei(granchi aragoste...).
Crostacei vivono in
habitat acquatico, insetti, diplopodi, chilopodi e chelicerati vivono in
ambienti subaerei. Un corpo di un chelicerato è suddiviso in cefalotorace
anteriore e addome posteriore. Le appendici sono relativamente specializzate. I
cheliceri dispongono di mandibole arcolare che ha movimenti laterali,
posseggono una o due paia di antenne sensoriali e un paio di occhi composti.
Gli unirami hanno un paio di antenne e appendici ambulacrali. I crostacei hanno
due paia di antenne e appendici ambulacrali. I chelicerati sono privi di
antenne e presentano occhi semplici. Gli spostamenti sulla terra ferma sono
possibili dalla cuticola del loro esoscheletro. Questa è impermeabile
all’acqua. L’esoscheletro risolve problemi meccanici. Gli unirami e i
chelicerati si sono diffusi a seguito della colonizzazione dell’ambiente
subaereo da parte delle piante.
Trilobitomorfi
I trilobiti sono le
forme più antiche. nell’era paleozoico erano comuni nelle acque e mari poco
profondi; estiniti nel permiano. Segmentazione evidente. Con l’evoluzione degli
artropodi i diversi segmenti cominciarono a fondersi ele appendici corporee si
specializzarono per le diverse funzioni
Chelicerati
dopo i trilobiti gli
euriptelidi,scorpioni di mare: predatori marini lunghi fino a 3 metri. Tipico
clicerato è suddiviso in cefalotorace anteriore e in addome posteriore, le
appendici anteriori sono modificate in strutture cuticolari simili a pinze.
Quelli marini, la maggior parte estinti, sopravvivono 4 specie, una è xifosuri.
I chelicerati moderni si trovano sulle terre emerse. Sono gli aracnidi:ragni
scorpioni zeche e acari. Zecche e acari sono parassiti. Le zecche sono
ematofagi. Gli acari ecto-endoparassiti. Gli aracnidi hanno un cefalotorace con
6 paia di appendici:cheliceri, un paio di pedipalpi che svolgono funzioni
alimentari e recettoriali, 4 paia di arti ambulacrali. Utilizzano i cheliceri
come zanne e hanno ghiandole produtrici di veleno. I cheliceri riducono la
preda in frammenti e il ragno sparge succhi digestivi sulla preda e si ciba
succhiando i liquidi. Gli scambi gassosi avvengono nei polmoni fogliettati,
strutture contenute in una camera interna di lamine respiratorie impilate.
Mediante le ragnatele catturano insetti volatili. La ragnatela è fatta da una
specie di seta constituita da una proteina liquida secreta da ghiandole
addominali. Ogni tipo di ragno tesse una ragnatela tipica della sua specie. Le
fibbre di seta oltre che per le ragnatele vengono usate per la fuga come
rivestimento uova per imballare il cibo che il maschio offre alla femmina
durante il corteggiamento.
Diplopodi e
chilopodi
I diplopodi hanno un
aspetto vermiforme e sono dotati di molte appendici ambulacrali. Si nutrono di
foglie e materiale vegetale in decomposizione. Sono stati tra i primi animali a
colonizzare l’ambiente subaereo nuterndosi di muschi e delle primitive
tracheofite. I chilopodi sono forme terrestri ad abitudine carnivora. sUlla
loro estremià cefalica si trovano 2 antenne e 3 coppie di appendici modificate
come elementi buccali, comprendendo tra essi i segmenti mandibolari, che funzionano come arco orale. Ogni segmento
della regione del tronco è corredato da un paio di appendici amburacrali. Le
prime sono dotate di strutture velenose per paralizzare le prede o per
difendersi.
Gli insetti
Supera di numero
quella di ogni altro essere vivente. Vivono in quasi tutti glia ambienti
terrestri. Nel mare sono rari ma nn del tutto assenti. Questa classe comprende
circa 26 ordini. L’entomologia è la branca che studia gli insetti. Quelli più
antichi risalirebbono al Devoniano, quattrocento milioni di anni fa. Durante il
Carbonifero e Permiano si sono affermati i dispositivi anatomo-fisiologici per
il volo. Ovviamete l’acquisizione del volo rappresenta il grande successo
evolutivo degli insetti. Molti insetti possiedono uno o due paia di ali
applicate sulla faccia dorsale del torace. Queste sono un espansione del
esoscheletro cuticolare piuttosto che strutture derivate dalle ppendici del
tronco, gli insetti hanno messo a punto l’attrezzatura che serve al volo senza
dover sacrificare alcun arto. Al contrario gli uccelli una delle due coppie di
arti si ètrasformata in ali. Gli insetti battono le ali con una velocità
elevatissima grazie agli efficenti muscoli a esse applicati. Gli odonati
(libellule), dotati di 2 coppie di ali a battito coordinato sono considerati
tra i primi insetti che hanno messo a punto i meccanismi del volo. Il corpo
degli insetti si può dividere in 3 regioni: testa, torace e addome. Nella
regione cefalica i metameri risultano fusi fra loro. Hanno una coppia di
antenne e una di occhi composti, pezzi buccali specializzati per la
masticazione, per raccogliere liquidi perforare o aspirare. L’anatomia interna
degli isetti comprende diversi apparati: il canale alimentatore (formazione
tubolare suddivisa da costrizioni in regioni specializzate), sistema
circolatorio aperto=cuore che spinge l’emolinfa in un vaso arterioso, i rifiuti
del metaolismo vengono rimossi dall’emolinfa mediante organi definiti tubuli
malpigiani. Gli scambi gassosi respiratori sono garantiti da un sistema
tracheale, formato da canali ramificati a parete cuticolare che si
distribuiscono nel corpo, fino a dare condotti di calibro minuto (tracheole),
che trasportano l’ossigeno alle cellule. Questo sistema sbocca all’esterno del
corpo tramite spiracoli aperture che si aprono e chiudono e regolano il
flusso d’aria. Gli insetti hanno 2 tipi di metamorfosi: certi quella
incompleta(mute continue) altri quella completa(forme larvari infantili).
Ilsistema nervoso consiste in due cordoni neurali che convergono nel capo. La
riproduzione è di tipo sessuale che prevede il gonocorismo(individui dei 2
sessi). Maschio depone la spermatofora che la femmina inserisce nella vagina.
Crostacei
Marini.granchi,
aragoste, crostacei, gamberetti. Il tronco è munito di numerose appendici
variamente specializzate: le aragoste dispongono di 19 paia. Sono gli unici
antropodi con 2 paia di antenne 3 o più coppie di appendici sono pezzi buccali,
anche le robuste mandibole. Possiedono arti al livello del torace e addominali.
Un’appendice persa può essere rigenerata. Icrostacei di taglia minore mediante
area di cuticola sottile hanno scambi respiratori quelli di taglia maggiore
hanno le branchie. Sistema circolatorio aperto. I crostacei rilasciano
cataboliti azotati nell’ambiente esterno attraverso aree di cuticola sottile.
La riproduzione è sessuale. In maggioranza sono gonocorici; il maschio
dell’aragosta utilizza appendici specializzate(gonopodi) per inserire lo sperma
all’interno del poro genitale della femmina. Lo sviluppo ontogenetico prevede
fasi larvali con individui che nuotano autonomamente.
Gli isopodi sono quelli più numerosi, sono di piccole
dimensione e vivono sul fondo degli oceani. Esistono anche specie terrestri che
vino in ambienti umidi.
Copepodi sono piccoli crostacei tra gli animali più
numerosi fanno parte delle comunità planctoniche; alla base di complesse catene
alimentari si nutrono di protisti e di batteri e sono preda di molti pesci.
Decapodi sono forme relativamente voluminose e
comprendono aragoste astici gamberetti e granchi. Depositi salini inorganici di
carbonato di calcio rendono duro l’esoscheletro o cuticola. La porzione
esoscheletrica che copre la superficie dorsale del cefalotorace forma una sorta
di scodo definito carapace. L’habitat abituale è il mare ma alcuni in acqua
dolce e sulla terra ferma.
I crostacei compongono
il krill o come larve o come adulti. Il krill è un complesso di crostacei
marini di aspetto simile ai gamberetti che raggiungono i 3 cm di lunghezza ed è
il nutrimento maggore dei cetacei.
I cirripedi hanno una vita sedentaria, ancorati al
substato. La cuticola è caratterizzata da un processo di indurimento dovuto
alla deposizione di sale di carbonato di calcio che porta alla formazione di
una sorta di conchiglia. Si procurano il cibo usando estroflessioni
specializzate per raccoglierlo e portarlo in bocca.
Organizzazione
segmentale
è un carattere degli
antropodi come nello scorpione e nel millepiedi(struttura modulare). Per la
maggiorparte degli specialisti la presenza di questo bauplan segmentale faceva
ritenere la discendenza degli antropodi da un membro del gruppo degli anellidi
o da un progenitore segmentato comune ad ambedue i gruppi. La vera segmentalità
si riferisce a una struttura modulare cioè con metameri dotati di organi tutti
uguali invece la struttura ripetitiva degli antropodi è complicata dalla
ppresenza di segmenti specializzati e nn rappresenta una vera segmentalità.
Anche in animali nn come i platelminti, i geni
del complesso hox sono responsabili della collocazione di alcuni organi
come gli occhi lungo il loro asse principale. Anche i poriferi presentano
almeno un gene del complesso hox. Mentre gli cnidari ne possiedono già molti. I
geni hox sono responsabili dello sviluppo delle parti del cospo degli animali.
Geni hox sono determinanti morfologici. Sono geni omeotici che forniscono le
informazioni spaziali nell’embrione animali. Queste informazioni posizionali
sollecitano le cellule di una particolare regione del corpo a svilupparsi in
determinate strutture. Cambiamenti dei geni hox possono avere impatto sulla
morfologia di un organismo.
DEUTEROSTOMI
caratteri comuni
accertati con analisi embriologica comparata. Dettagli dello sviluppo embrionale.
TIPO ECHINODERMATA
Le stelle marine fanno
parte degli echinodermi ( ekin= spinoso, derma=pelle). Animali fissati al
substrato o capaci di lenti movimenti. Simmetria radiale spesso pentaradiata.
Hanno un sistema vascolare acquifero con canali conduttori contenenti acqua che
si ramificano e formano pdicelli ambulacrali con varie funzioni( locomotorie,
alimentari e respiratorie). Riproduzione sessuale gonocorica. Gli individui dei
due sessi liberano i gameti nell’acqua marina. Durante lo sviluppo ontogenetico
si ha una larva a simmetria bilaterale che si sviluppa in individui adulti in
simmetria radiata. I membri di questo tipo sono a tutti gli effetti bilaterali,
piuttosto che a simmetria raggiata. È un adattamento secondario. Gli
echinodermi adulti hanno in oltre l’apertura vascolare acquifera è localizzata
nn in modo centrale ma piuttosto su un lato. Le 7000 specie di echinodermi
marini sono ripartite in 6 classi:
-ASTEROIDEI stelle marine
-OFIUROIDEI stelle serpentine
-ECHINOIDEI ricci di mare
-CRINOIDEI gigli di mare stelle piumose
-OROTUROIDEI stelle di mare
-CONCENTRICICLOIDEI margherite di mare
classe asteoidea
hanno 5 o più
estroflessioni che si irradiano da una strottura discoidale centrale. Superfice
ventrale delle braccia pedicelli ambulacrali ognuno connesso ad una ampolla e
può funzionare come una ventosa a depressione: quando la parete dell’ampolla si
contrae il liquido espulso causa l’estenzione del pedicello e per un effetto
simile a quello delle ventose a depressione l’estremo del pedicelo si ancora al
substrato.Successione ciclica che comprende: estenzione, ancoraggio,
contrazione e distacco.Utilizzano le bracia anche per la predazione di arselle
e ostriche abracciando i bivalvi chiusi e forzandi i dispositivi di chiusura della
conchiglia. Appena l’apertura lo consente estroflette la porzione gastrica del
proprio apparato digerente
attraverso l’apertura orale e la inserisce nella piccola fessura.La
parte estroflessa del’apparato secerne succhi litici che iniziano a digerire il
corpo del bivalve. Hanno capacità rigenerative.
Classe ophiuroidea
Corpo formato da un
disco centrale di diametro modesto rispetto alla lunghezza delle braccia. Sono
sprovvisti di pedicelli ambulacrali e si spostano sul substrato muovendo le
braccia prensili a frusta ricordando l’andatura dei serpenti. Per i processi
alimentari alcuni ophiuroidei sono filtranti altri predatori altri saprofiti.
Classe echinoidea
Nn hanno appendici ma
5 serie di pedicelli ambulacrali per lenti spostamenti. Hanno anche struture
contrattili specializzate, ognuna associata a una unga spina funziona come una
sorta di perno. La bocca è dotata di un organo anulare elaborato formato da
diversi elementi che funzionano in modo analogo all’arco orale dei vertebrati
per ingerire alghe o altro cibo. Ricci di mare hanno corpo di forma sferoidale.
Classe crinoidea
Ggli di mare sono
echinodermi ancorati al substrato tramite un peduncolo;altre forme si muovono
annaspando sul fondo utilizzando braccia flessibili con estroflessioni piumose
utilizzate anche per la raccolta del cibo tramite filtrazione.Questi
echinodermi sono dotati di braccia intorno alla bocca. I crinoidei
rappresentano un gruppo arcaicizzante che si è mantenuto in modo assai
conservativo nela sua evoluzione.I gigli di mare fossili, di 500 milioni di
anni fa sono simili alle forme atuali.
Classe
Holothuroidea
Sono privi di spine
e il dermascheletro, robusto,è molto
ridotto. Presentano forma allungata nel senso dell’asse orale-aborale. Hanno 5
serie di pedicelli abulacrali. Alcuni dei pedicelli disposti intorno
all’apertura orale si sono differenziati in tentacoli e sono un efficente
apparato per la raccolta del cibo.
