1a LEZIONE - Procarioti ed eucarioti

1a LEZIONE

Procarioti ed eucarioti


Le cellule, in base alla loro organizzazione interna, possono essere distinte in due grandi
categorie: cellule procariotiche e cellule eucariotiche. Il termine procariote deriva dal greco e
significa "prima del nucleo"; il termine eucariote significa "vero nucleo".

-Le cellule procariotiche sono tipiche degli archeobatteri, degli eubatteri e delle alghe azzurre..
Esse sono relativamente piccole (con un diametro generalmente compreso fra 1 e 5 µm) e hanno una
struttura interna alquanto semplice; il loro DNA si trova concentrato in una regione del
citoplasma, senza essere delimitato da alcuna membrana. Sono prive di organuli, a eccezione dei
ribosomi, preposti alla sintesi delle proteine. Le funzioni cellulari sono comunque effettuate da
complessi enzimatici analoghi a quelli delle cellule eucariotiche. Gli organismi formati da cellule
procariotiche sono detti procarioti.

-Le cellule eucariotiche costituiscono tutti gli altri organismi viventi (i protisti, le piante, i
funghi e gli animali) sono molto più grandi (solitamente il loro asse maggiore è compreso fra i
10 e i 50 µm); in esse il DNA è racchiuso da una membrana, formando così un particolare organulo
chiamato nucleo. Queste cellule possiedono organuli immersi nel citoplasma, ognuno deputato a
svolgere una particolare funzione. Gli organismi formati da cellule eucariotiche sono detti
eucarioti

I 5 Regni

Monera: org. procariotici

Protista: org. eucariotici unicellari (protozoi e alghe unicellulari eucariotiche)

Plantae: org. fotosintetici pluricellulari (piante superiori e alghe pluricellulari)

Fungi: org. che ottengono il loro nutrimento tramite assorbimento (muffe, lieviti e funghi)

Animalia: org. che si cibano di altri organismi (invertebrati esclusi i protozoi e vertebrati)

-Caratteristica  peculiare degli animali è, sicuramente il loro modo di nutrizione, che consiste nel mangiare altri organismi.

Questa capacità permise lo sviluppo e l’evoluzione di nuovi sistemi per la locomozione, la cattura e

l’elaborazione di un più vasto assortimento di cibo.

Livelli di organizzazione corporea

Protozoi. Sono organismi unicellulari, ciò nonostante, sono organismi completi che compiono tutte le funzioni vitali basilari. Entro i confini della loro cellula, mostrano una notevole organizzazione e divisione del lavoro, essendo in possesso di strutture di sostegno, di meccanismi di locomozione e di semplici strutture sensoriali.

Metazoi. Sono animali pluricellulari che hanno raggiunto una maggiore complessità organizzando le cellule in sistemi più complessi. Ogni cellula di un organismo pluricellulare presenta una sua specializzazione e, diversamente dalla cellula di un protozoo, non è capace di esistenza indipendente.

Esistono vari livelli di organizzazione

LA SIMMETRIA ANIMALE

La simmetria fa riferimento alla corrispondenza in taglia e forma di parti (del corpo) che si trovano ai lati opposti di un piano mediano. Esistono varie forme di simmetria:             

Simmetria sferica. Ogni piano passante attraverso il centro divide il corpo in metà equivalenti. Si ritrova nei protozoi ma è rara negli animali.

Simmetria radiale. Il corpo può essere diviso in metà simili per mezzo di due o più piani, passanti attraverso l’asse longitudinale. Si ritrova nelle spugne, nelle meduse, nei ricci di mare e simili. I phyla che presentano simmetria radiale, Cnidaria e Ctenopora, sono detti RADIATA. Generalmente sono animali sessili, liberamente fluttuanti o nuotano debolmente.

Simmetria bilaterale. In questo tipo di simmetria un solo piano sagittale può dividere il corpo dell’animale in due porzioni speculari: metà destra e metà sinistra. Gli animali a simmetria bilaterale sono detti BILATERIA. E sono caratterizzati anche dalla cefalizzazione. Sono meglio adattati per movimenti direzionali (in avanti) di quanto non lo siano gli animali a simmetria radiale.

Principi di classificazione degli animali.

Il primo a classificare gli organismi sulla base delle loro somiglianze fu Aristotele, ma fu Carolus Linnaeus a ideare il sistema di classificazione sia per le piante che per gli animali ancora oggi in uso.

Egli divise il regno animale in specie e diede a ciascuna un nome; raggruppò le specie in ordini e gli ordini in classi, seguendo un sistema gerarchico.

Oggi tale sistema è più complesso e comprende sette livelli:

REGNO-PHYLUM-CLASSE-ORDINE-FAMIGLIA-GENERE-SPECIE

Il sistema di nomenclatura binomia

Linnaeus ideò anche un sistema per dare il nome ad ogni specie. Tale sistema è conosciuto come sistema di nomenclatura binomia; ogni specie, infatti possiede un nome latinizzato, composto da due parole. La prima parola identifica il genere ed è scritta sempre con l’iniziale maiuscola; la seconda parola identifica la specie all’interno del genere ed è scritta con l’iniziale minuscola. L’intero nome viene scritto sempre in corsivo.

Es. Il nome scientifico del cane domestico è Canis familiaris

      quello dell’uomo è Homo sapiens

Regno………………………….        Animali

Phylum…………………………        Cordati

Subphylum…………………..Vertebrati

Classe…………………………..Mammiferi

Sottoclasse…………………..Euteri

Ordine…………………………..Primati

Sottordine……………………           Artropoidei     

Famiglia………………………..Ominidi

Sottofamiglia………………..    -       

Genere………………………….Homo        

Specie…………………………..Homo sapiens       

Sottospecie      ………………….    -

Principi di classificazione degli animali

La sistematica è una scienza che studia le relazioni evolutive tra gli animali allo scopo di classificarli. Attraverso lo studio delle caratteristiche di un organismo (caratteri) è possibile ricostruire l’albero evolutivo (o filogenesi).

Caratteri simili derivanti da un antenato comune si dicono omologhi. Se due organismi, quindi, presentano caratteri omologhi hanno un’origine in comune.

Oggi la classificazione si avvale dello studio di diverse discipline. L’anatomia evidenzia la presenza di omologie; l’embriologia le somiglianze nei primi stadi di sviluppo degli organismi; la biochimica determina le sequenze di amminoacidi simili nei diversi gruppi….

2a LEZIONE

LA TEORIA EVOLUTIVA

La prima teoria evolutiva fu formulata dal biologo Jean Baptiste Lamarck. Egli sosteneva che gli organismi, al fine di adattarsi al loro ambiente, acquisiscono caratteristiche che poi trasmettono geneticamente ai discendenti. Tale ipotesi sui meccanismi dell’evoluzione, “ereditarietà dei caratteri acquisiti”, viene oggi classificata come teoria trasformazionale. Sono i singoli individui, trasformandosi o cambiando, a produrre l’evoluzione.

Es. La giraffa avrebbe un collo così lungo grazie allo sforzo di allungamento dei suoi antenati, che cercavano di raggiungere le foglie più tenere sulle parti alte delle piante.

Il viaggio di Darwin

Nel 1831 inizia il viaggio di Darwin, come naturalista di bordo, sul “Beagle”. I 5 anni di navigazione nelle baie e nelle coste del Sud America e delle regioni adiacenti permisero a Darwin di raccogliere campioni ed osservazioni sulla fauna e sulla flora di quelle regioni. Egli riportò alla luce fossili di animali estinti, molti simili ai moderni animali e questo lo portò ad affermare che un fossile è ciò che resta di un organismo vissuto in tempi passati. Man mano che il viaggio procedeva verso sud, osservò, inoltre, che certe specie erano gradualmente sostituite da altre molto affini. Ad ogni cambiamento di latitudine e quindi anche ambientale corrispondevano cambiamenti negli organismi viventi.

-La permanenza di 5 settimane nelle isole Galápagos fu determinante per lo sviluppo delle idee di Darwin sull’evoluzione della vita sulla terra. Egli osservò che ciascuna isola ospitava un’unica specie di un particolare gruppo di animali, che tuttavia era corrispondente alle forme delle altre isole. La vita delle Galápagos doveva essersi originata nel continente, in America del Sud, per poi subire modificazioni nelle differenti condizioni ambientali delle varie isole.

1. Le 5 teorie del DarwinismoCambiamento continuo. Il mondo vivente non è costante, ma è in continuo cambiamento. Esso è documentato dai reperti fossili.
2. Comune discendenza. Tutte le forme di vita derivano da un antenato comune. Le specie che condividono una comune discendenza, relativamente recente, mostrano caratteristiche più simili, rispetto alle specie che hanno soltanto una discendenza comune antica.
3. Moltiplicazione della specie. Il processo evolutivo produce nuove specie dalla divergenza e dalla trasformazione di quelle più antiche.
4. Gradualismo. Le grandi differenze dei tratti anatomici, che caratterizzano le differenti 848i85i specie, si originano attraverso l’accumulo di molti piccoli cambiamenti progressivi, in periodi di tempo molto lunghi.
5. Selezione naturale. Si basa su tre affermazioni. 1) Tra gli organismi vi è una variazione di tratti anatomici, comportamentali e fisiologici. 2) La variazione è ereditabile, sicchè i figli tendono a somigliare ai genitori. 3) gli organismi con forme varianti lasciano alle future generazioni un certo numero di discendenti.

-I cambiamenti, che permettono ai loro possessori maggiore efficienza nello sfruttamento degli ambienti, sopravviveranno preferenzialmente e saranno ereditati dalle future generazioni. I nuovi tratti favorevoli si diffonderanno in tutta la popolazione per molte generazioni. L’accumulo di tali cambiamenti porta, in lunghi periodi, alla produzione di nuove specie.

-Esempio dell’evoluzione del collo lungo delle giraffe secondo Darwin. Gli individui dal collo più lungo saranno favoriti e quindi sopravviveranno, riproducendosi, più a lungo. La progenie, tenderà a somigliare ai genitori per cui, erediterà il carattere e avrà il collo più lungo. Nell’arco di parecchie generazioni la pressione selettiva avrebbe portato alle giraffe moderne.

-La selezione naturale è il punto centrale della teoria dell’evoluzione di Darwin. Questo concetto spiega l’origine dell’adattamento e di tutte le caratteristiche anatomiche, fisiologiche , comportamentali che rendono gli organismi più adatti a sfruttare le risorse ambientali. Alcune caratteristiche conferiscono ai loro possessori un vantaggio nello sfruttamento dell’ambiente, ai fini della sopravvivenza e della riproduzione. Attraverso molte generazioni i differenti potenziali di sopravvivenza e di riproduzione generano nuovi adattamenti e nuove specie.

Il vero punto debole della teoria di Darwin consisteva nell’incapacità di spiegare correttamente il meccanismo dell’ereditarietà. Fu la genetica mendeliana a fare luce su quei lati dell’ereditarietà non ben chiariti, che mancavano per completare la teoria della selezione naturale (neo-Darwinismo).

Il Darwinismo moderno

Oggi si parla di polimorfismo per indicare la presenza in una popolazione di forme alleliche differenti di un gene, e di pool genico per indicare tutti gli alleli di tutti i geni posseduti dai membri di una popolazione. La selezione naturale può alterare le frequenze alleliche e favorire l’adattamento dell’individuo al suo ambiente. L’organismo favorito è quello che possiede la migliore combinazione di caratteri. Si indica con il termine fitness relativa l’efficienza riproduttiva di un genotipo rispetto ad un altro.

Darwin indicò con il termine selezione sessuale la selezione di caratteri che possono essere vantaggiosi per la ricerca di un partner, ma dannosi ai fini della sopravvivenza. Ad esempio colori brillanti ed il piumaggio vistoso possono migliorare la capacità competitiva degli uccelli maschi nel trovare una compagna, ma nello stesso tempo li rendono più esposti ai predatori.

Il concetto biologico di specie

Il concetto di specie più seguito, ispirato alla teoria evoluzionistica di Darwin è il concetto biologico si specie. “Le specie sono gruppi di popolazioni naturali effettivamente o potenzialmente in grado di incrociarsi e riproduttivamente (geneticamente) isolati da altri gruppi di popolazioni” (Ernst Mayr).

La specie è quindi una popolazione interfeconda di individui che posseggono una comune origine e che condividono caratteristiche in via di trasformazione.

La speciazione

Un punto di ramificazione nell’albero evolutivo significa che una specie ancestrale ha dato origine a due specie diverse. Il processo attraverso il quale popolazioni di organismi divengono riproduttivamente isolate, formando specie diverse, è detto speciazione.

 I fattori biologici che impediscono alle specie di interfecondarsi sono detti barriere riproduttive. Generalmente queste si stabiliscono con gradualità. L’evoluzione di barriere riproduttive può instaurarsi se le popolazioni divergenti sono mantenute fisicamente separate per periodi di tempo molto lunghi.

Le barriere riproduttive vengono distinte in barriere pre-copula, che agiscono prima dell’accoppiamento impedendolo, e barriere post-copula che alterano la crescita, lo sviluppo, la sopravvivenza o la riproduzione dell’individuo ibrido (individuo nato da un incrocio di specie diverse).

 Le barriere pre-copula si hanno quando:

•          due specie sono presenti nella stessa area ma non si incontrano perché vivono in ambienti diversi

•          due specie sono presenti nella stessa area ma sono attivi in ore del giorno diverse o raggiungono la maturità sessuale in tempi diversi

•          due specie presentano dei modelli comportamentali diversi nel corteggiamento (es. canto)

•          due specie presentano differenze nella forma e nella dimensione dell’apparato riproduttivo

Le barriere post-copula si hanno quando:

•          non si ha unione dei gameti maschile e femminile

•          lo zigote o l’embrione muoiono subito dopo la fecondazione

•          gli individui ibridi muoiono prima del raggiungimento della maturità sessuale

•          gli individui ibridi sono sterili

Distinguiamo  due tipi di speciazione:

Speciazione allopatrica

Speciazione simpatrica

La speciazione allopatrica

Le popolazioni allopatriche di una specie sono quelle che occupano aree geografiche separate; esse non si incrociano attivamente ma,  teoricamente, potrebbero farlo se le barriere geografiche che le separano venissero rimosse. La speciazione, che deriva dall’evoluzione di barriere riproduttive tra popolazioni geograficamente separate, è detta speciazione allopatrica o geografica. Può avvenire in due diversi modi: per speciazione vicariante o per effetto del fondatore

La speciazione vicariante ha inizio quando qualche cambiamento climatico o geologico frammenta l’habitat di una specie (es. innalzamento di una barriera montuosa).

Nell’effetto del fondatore pochi individui di una specie si disperdono e raggiungono territori nuovi e distanti, dove non esistono altri membri della stessa specie. Essi stabiliscono una nuova popolazione in un evento detto di fondazione. La nuova popolazione ha, inizialmente, dimensioni limitate e questo può destabilizzare la sua struttura genetica. Possono insorgere delle variazioni sulle quali può agire, poi,  la selezione naturale producendo delle nuove caratteristiche e quindi delle barriere riproduttive tra la popolazione originaria e quella di recente formazione.

La speciazione simpatrica

La speciazione simpatrica si verifica in assenza di barriere geografiche. In questo caso popolazioni differenti di una stessa specie possono specializzarsi per colonizzare zone diverse dello stesso areale. Nel ricercare e nello sfruttare un habitat molto specifico in una stessa area geografica le diverse popolazioni svilupperebbero delle divergenze tali da generare delle barriere riproduttive.

Es. Specie diverse di pesci all’interno di un lago; organismi parassiti (alcuni insetti) si specializzano per specie ospiti diverse…

Il modello di speciazione simpatrica non è universalmente accettato poiché, nei casi supposti di speciazione simpatrica, le barriere riproduttive non sono sempre ben dimostrabili.

3° LEZIONE

MECCANISMI RIPRODUTTIVI

Riproduzione asessuale; è presente un solo genitore e non esistono organi o cellule sessuali specifiche

Riproduzione sessuale; sono presenti due genitori, ognuno dei quali produce cellule  sessuali specializzate, i gameti, dalla cui fusione (fecondazione) si sviluppa un nuovo organismo.

La riproduzione asessuale

Si ritrova nei batteri, nei protisti e in molti phyla di invertebrati (Cnidari, Echinodermi). Nei phyla di animali in cui è presente la riproduzione asessuale, la maggior parte degli individui può anche riprodursi sessualmente. È rara negli invertebrati più evoluti ed è assente nei vertebrati

Le principali forme di riproduzione asessuale sono:

•        Scissione binaria o multipla

•        Gemmazione

•        Frammentazione

Forme di riproduzione asessuale I

SCISSIONE BINARIA (batteri e protisti). Consiste nella divisione per mitosi della cellula madre in due cellule figlie uguali tra loro.

SCISSIONE MULTIPLA (schizogonia). La cellula madre si divide numerose volte generando, quindi un numero molto alto di individui.

Forme di riproduzione asessuale II

GEMMAZIONE (numerosi phyla,comune negli Cnidari). È una divisione ineguale dell’organismo. Da una escrescenza del corpo di un individuo adulto si forma un nuovo individuo, che raggiunta la maturazione, si separa dal genitore.

Forme di riproduzione asessuale III

FRAMMENTAZIONE (alcuni phyla). Consiste nella scissione in due o più parti del corpo di un animale pluricellulare, ognuna delle quali è in grado poi di diventare un individuo completo.

Molti inverterbrati si riproducono asessualmente semplicemente spezzandosi in frammenti che poi rigenerano le parti mancanti.

La riproduzione sessuale

Caratteristica principale della riproduzione sessuale è la formazione della progenie dall’unione di gameti che provengono da due individui geneticamente diversi. Generalmente i genitori sono di sesso opposto:maschio e femmina. Questa distinzione è basata sulla dimensione e la mobilità delle cellule sessuali che producono.La femmina produce un numero limitato di cellule uovo (gamete di grandi dimensioni,non mobile). Il maschio produce, in gran numero,gli spermatozoi (gameti piccoli e mobili). Forme di riproduzione sessuale sono:

Riproduzione biparentale

Partenogenesi

Ermafroditismo

1.RIPRODUZIONE BIPARENTALE. È la forma più comune e coinvolge individui distinti e separati, di sesso maschile e femminile. Ciascun individuo produce un solo tipo di cellule sessuali, spermatozoi e uova, mai entrambi (Specie dioiche).

2.ERMAFRODITISMO. Avviene in quegli animali che possiedono sia le gonadi maschili che quelle femminili (Specie monoiche).

Alcune specie monoiche sono in grado di autofecondarsi, in altre, la maggior parte, l’accoppiamento avviene per scambio reciproco di gameti tra un individuo ed un altro della stessa specie.

Poiché ogni individuo è in grado di produrre uova, le specie ermafrodite possono generare una progenie doppia rispetto alle specie a sessi separati.

3.PARTENOGENESI. Consiste nello sviluppo di un embrione a partire da un uovo non fecondato, oppure, se lo spermatozoo penetra nella cellula uovo, senza l’unione tra i pronuclei maschile e femminile. Si ritrova in molti gruppi di animali, compresi i vertebrati.

Es. delle api domestiche. L’ape regina può fecondare le uova mentre le depone, oppure lasciarle non fecondate. Le uova fecondate diventeranno femmine diploidi mentre quelle non fecondate si svilupperanno per partenogenesi in maschi aploidi.

Sviluppo dell’embrione

In base al diverso sviluppo dell’embrione distinguiamo animali:

Ovipari (danno alla luce uova), le uova vengono deposte quando ancora l’embrione deve svilupparsi. La fecondazione può essere interna o esterna. Si ritrova nella maggior parte degli invertebrati e in molti vertebrati.

Ovovivipari (danno alla luce uova contenenti piccoli vivi), le uova vengono trattenute nel corpo materno, ma l’embrione non riceve alcun nutrimento di origine materna. Presente in molti gruppi di invertebrati; nei pesci e nei rettili tra i vertebrati.

Vivipari (danno alla luce piccoli vivi), le uova si sviluppano nell’ovidotto o nell’utero e l’embrione riceve il nutrimento direttamente dalla madre. Tipica dei mammiferi ma presente anche negli anfibi e nei rettili

I PROTOZOI

Caratteristiche dei phyla dei Protozoi

1. Sono unicellulari; alcuni sono coloniali.
2. Nel gruppo sono presenti tutti i tipi di simmetria.
3. Non presentano organi e tessuti ma solo organelli specializzati.
4. Si muovono mediante pseudopodi, flagelli o ciglia.
5. Presentano varie forme di nutrizione: autotrofa, eterotrofa, saprozoica.
6. Si ritrovano ovunque: habitat sia acquatico che terrestre; vita libera o in simbiosi.
7. Possono riprodursi per via asessuale (scissione, gemmazione e cisti) o per via sessuale (coniugazione).

CARATTERISTICHE GENERALI

I protozoi sono unicellulari, ma nonostante questo non sono affatto organismi semplici. Generalmente i loro numerosi organelli sono più complessi di quelli presenti all’interno di una cellula di un organismo pluricellulare. Esistono organelli preposti per ogni funzione: sostegno, conduzione, alimentazione…

I protozoi sono presenti ovunque esiste la vita. Sono dotati di una elevata capacità adattativa e grazie  a questo si sono distribuiti in ogni tipo di ambiente . Si ritrovano in ambiente marino, nelle acque dolci, nel terreno, nella materia organica in decomposizione, come simbionti in piante ed animali; dovunque essi vivano hanno però bisogno di umidità. Possono essere sessili o nuotare liberi e formano la grande parte del plancton fluttuante.

Circa 1000 specie di protozoi vive come simbionti entro o su animali e piante. Alcune tra le più importanti malattie dell’uomo e degli animali domestici sono causate da protozoi parassiti.

LOCOMOZIONE

I principali organelli responsabili della locomozione nei protozoi sono ciglia, flagelli e pseudopodi.

Le ciglia sono strutture lunghe e sottili che si estendono dalla superficie cellulare e permettono ai protozoi di muoversi in ambiente acquatico.

I flagelli sono strutture a forma di frusta, più lunghi delle ciglia. Generalmente ne è presente solo uno o comunque un numero molto ridotto.

Le strutture di un ciglio e di un flagello sono le stesse: entrambi presentano nove coppie di microtubuli disposti ad anello intorno a due microtubuli centrali separati, una disposizione indicata come 9+2.

La differenza tra ciglia e flagelli è il movimento che essi provocano. Il flagello batte in modo simmetrico con ondulazioni, in modo da spingere l’acqua in direzione parallela all’asse lungo il flagello. Un ciglio, invece, batte in modo asimmetrico con un colpo veloce ed efficace in una direzione, seguito da un colpo di recupero lento, con cui il ciglio si piega, tornando alla posizione iniziale. L’acqua viene spinta in direzione parallela alla superficie ricoperta di ciglia.

Il movimento ameboide

Alcuni protozoi si muovono attraverso la formazione di pseudopodi, estroflessioni del corpo cellulare che, ancorandosi al substrato sottostante, permettono all’intera cellula di spostarsi. Si genera una corrente citoplasmatica in direzione dello pseudopodio che spinge gli organelli al suo interno realizzando così lo spostamento dell’intera cellula.

Nutrizione

1-Autotrofi:Sintetizzano i loro costituenti organici da sostanze inorganiche

Fototrofi: Utilizzano energia luminosa per sintetizzare le molecole organiche

2-Eterotrofi: Dipendono dalle molecole organiche sintetizzate da altri organismi

Si differenziano in Olozoici: Ingeriscono particelle visibili di cibo (fagocitosi)

       E in Saprozoici: Ingeriscono cibo in soluzione (pinocitosi o trasporto attraverso la   membrana)

Nella fagocitosi si verifica un ripiegamento o un’invaginazione della membrana intorno alla particella di cibo. Man mano che l’invaginazione procede verso l’interno della cellula, la particella si stacca dalla superficie e rimane inglobata all’interno di una vescicola intracellulare, il vacuolo alimentare. I lisosomi, poi, versano il loro contenuto (enzimi digestivi) entro il vacuolo favorendo la digestione e l’assorbimento delle sostanze.

Escrezioni ed osmoregolazione

L’escrezione dei rifiuti metabolici avviene quasi interamente per diffusione. Il principale prodotto di scarto è l’ammoniaca.

L’eliminazione dell’acqua avviene ad opera di speciali vacuoli contrattili chiamati anche vescicole per l’espulsione dell’acqua. Essi si riempiono periodicamente e poi, attraverso un meccanismo contrattile, espellono l’acqua all’esterno. Sono sempre presenti nei protozoi d’acqua dolce dove si riempiono e si svuotano con frequenza molto elevata rispetto a quanto avviene nelle specie marine;in queste ultime, infatti, il citoplasma è isosmotico con il mezzo esterno.

Riproduzione

Tutti i protozoi si riproducono per via asessuale ma sono diffusi all’interno del gruppo anche dei meccanismi di riproduzione sessuale.

I processi asessuali comprendono la scissione binaria, la scissione multipla e la gemmazione.

Nella riproduzione sessuale, i nuclei gametici o pronuclei, che si fondono per ristabilire il numero diploide di cromosomi, sono prodotti in speciali cellule gametiche. Esempio: Volvox.

Un altro meccanismo di riproduzione sessuale nei protozoi è la coniugazione, in cui si verifica l’unione temporanea di due individui con scambio di materiale cromosomico. Esempio: Paramecium

-I protozoi sono capaci di formare CISTI. Queste sono forme quiescenti caratterizzate da coperture esterne resistenti e da una ridotta attività metabolica. Questa capacità permette ai protozoi di sopravvivere anche in condizioni molto estreme. La formazione di una cisti è molto importante per molte forme parassitarie che devono sopravvivere in un ambiente sfavorevole tra un ospite e l’altro. Generalmente il ripristino delle condizioni favorevoli dà inizio al disincistamento.

I Coccidi sono parassiti intracellulari di molti invertebrati e vertebrati. Il coccide meglio conosciuto è Plasmodium, l’organismo responsabile della malaria. Il parassita è trasmesso dalle zanzare Anopheles e  iniettato nell’uomo attraverso la saliva dell’insetto durante la sua puntura. Il parassita entra negli epatociti ed inizia la divisione per schizogonia. In questa fase si ha il periodo di incubazione, terminato il quale il parassita penetra nei globuli rossi (si nutre di emoglobina) dove continua a dividersi fino a far scoppiare la cellula.  In questo modo i nuovi individui vengono riversati nel sangue e possono infettare altri globuli rossi.

PORIFERI

Caratteristiche generali del phylum

LE SPUGNE

1. Sono organismi pluricellulari.

2. Presentano il corpo ricco di pori (ostii), canali e camere che servono per il passaggio dell’acqua.

3. Sono organismi acquatici, in maggior parte marini.

4. Hanno simmetria radiale o nessuna simmetria.

5. Non presentano organi o tessuti veri e propri.

6. Presentano vari tipi cellulari: coanociti, pinacociti…

7. Gli adulti sono sessili, le larve nuotano libere.

8. Possono riprodursi per via asessuale mediante gemmule o propaguli e per via sessuale mediante uova e spermatozoi.

Caratteristiche generali

I poriferi (portatori di pori) sono animali soprattutto marini che popolano i substrati rocciosi. Si conoscono circa 5000 specie di poriferi di cui solo 150 sono d’acqua dolce.

Le spugne sono animali pluricellulari, coloniali, con la forma del corpo molto varia, e dimensioni che possono spaziare da pochi mm per le specie di superficie a qualche metro per quelle che abitano le maggiori profondità.

Molte specie sono vivacemente colorate per la presenza di pigmenti nelle cellule dermiche.

Molti animali vivono come commensali o parassiti dentro o sulle spugne. Inoltre le spugne possono svilupparsi su molti animali quali molluschi, coralli…. Alcuni granchi ed il paguro Bernardo attaccano pezzi di spugna sui loro carapaci per camuffamento e protezione, poiché la spugna emette un odore acre che allontana i predatori.

Forma e funzione

Il corpo delle spugne è quasi sempre asimmetrico, alcune volte presenta simmetria raggiata, ed è costituito da due strati, il pinacoderma all’esterno ed il coanoderma all’interno; tra l’uno e l’altro è interposta una sostanza fondamentale che prende il nome di mesoilo. L’intera struttura è sostenuta da una scheletro di minute spicole di carbonato di calcio o da fibre di “spugna”, una sostanza proteica chiamata spongina.

Mancano di tessuti e di organi ma presentano un sistema acquifero ben sviluppato che sostituisce l’apparato respiratorio, digerente ed escretore di cui questi animali sono privi. Sono filtratori.

La funzione esretoria e respiratoria viene svolta per semplice diffusione nelle singole cellule.

Mancano inoltre di tessuto nervoso, di strutture sensoriali e locomotorie: sono infatti animali sessili. Le sole attività visibili sono lente variazioni nella forma e la chiusura ed apertura dei pori.

Le spugne presentano numerosi pori attraverso cui avviene la penetrazione dell’acqua che giunge alla cavità interna della spugna, detta spongocele, e di qui fuoriesce per mezzo di un’apertura chiamata osculo.

Queste aperture sono collegate da un sistema di canali rivestiti da cellule flagellate dotate di un collare, i coanociti, i cui flagelli mantengono una corrente di acqua attraverso i canali. I coanociti, oltre ad essere responsabili del movimento dell’acqua, captano ed intrappolano le particelle di cibo trasportate dall’acqua (alghe, batteri o materiale detritico).

I poriferi possono presentare tre livelli di organizzazione. Il primo è quello più semplice, corrispondente alle spugne di tipo Ascon, con forma a sacco; il secondo corrisponde alle spugne di tipo Sycon, più evoluto rispetto al primo; il terzo è quello di tipo Leucon, con una maggiore complessità del corpo della spugna.

Le differenze fra i tre tipi, Ascon, Sycon e Leucon consistono soprattutto nella diversa evoluzione del sistema acquifero.

Nelle spugne di tipo Ascon, l’acqua entra attraverso microscopici pori del derma direttamente nello spongocele dove sono presenti i coanociti; queste cellule assorbono le particelle sospese nell’acqua, selezionando al tempo stesso il materiale che deve essere fagocitato, e avviano l’acqua, ormai filtrata, grazie al movimento dei flagelli, verso l’osculo, dove  viene espulsa.

Nelle spugne di tipo Sycon la parete del corpo è ispessita rispetto alle asconoidi e presenta dei canali radiali, rivestiti di coanociti che si svuotano nello spongocele. L’acqua penetrata attraverso i pori, è incanalata nei canali inalanti e da qui convogliata nei canali radiali; successivamente attraverso pori interni (apopili) passa nello spongocele e viene avviata verso l’osculo.

Tipi di cellule

Pinacociti. Sono cellule sottili, epiteliali, che rivestono la superficie esterna formando il pinacoderma.

Coanociti. Rivestono i canali e le camere flagellate;sono provviste di un flagello circondato da un collare. Il battito del flagello trascina l’acqua lungo il collare a forma di setaccio. Le particelle di cibo troppo larghe per entrare nel collare vengono intrappolate in una secrezione di muco e scorrono lungo il collare sino alla base dove vengono fagocitate dal corpo della cellula. Da qui vengono poi inviate agli archeociti per la digestione che è intracellulare.

Archeociti. Sono cellule ameboidi che si muovono nel mesoilo. Svolgono varie funzioni. Sono cellule totipotenti, possono quindi differenziarsi in qualsiasi altro tipo cellulare

Riproduzione

Le spugne si riproducono sia asessualmente che sessualmente.

La riproduzione asessuale avviene mediante la formazione di propaguli o per frammentazione.

I propaguli esterni o gemme possono essere presenti sull’intera superficie della spugna. Sono formazioni costituite da archeociti e da filamenti di spongina che, dopo aver raggiunto una certa dimensione, si staccano dal corpo della spugna madre per divenire dellle piccole spugne in miniatura.

I propaguli interni o gemmule si formano all’interno del corpo della spugna. Sono formazioni costituite da un ammasso di archeociti e circondate da una serie di spicole. Le gemmule presentano un’apertura detta micropilo e vanno considerate delle forme di resistenza; una volta espulse, esse soggiornano nell’acqua anche per un lungo periodo di tempo e soltanto quando l’ambiente è favorevole lasciano uscire il loro contenuto cellulare. . Gli archeociti, una volta liberi nell’acqua, danno origine a tutti gli altri tipi cellulari ricostituendo la spugna.

Nella riproduzione sessuale molte spugne sono monoiche. Gli spermatozoi prendono origine dai coanociti, le cellule uovo possono anch’esse derivare dalla trasformazione dei coanociti o possono prendere origine da archeociti.

Molte spugne sono vivipare: dopo la fecondazione lo zigote viene mantenuto e nutrito all’interno del corpo del genitore fino al suo rilascio sotto forma di larva.

Altre spugne sono ovipare: gli oociti e gli spermatozoi vengono lasciati liberi nell’acqua.

Le spugne sono capaci di ricostruire parti del loro corpo se danneggiate o mancanti mediante un fenomeno di rigenerazione.

Inoltre sono capaci di svilupparsi in nuovi individui completi a partire da piccoli frammenti o aggregati di cellule (embriogenesi somatica).

LEZIONE 5

Caratteristiche generali del phylum

Sono animali acquatici, per la maggior parte marini.

Presentano simmetria radiale, con un’estremità orale ed una aborale.

Presentano due tipi strutturali: polipi e meduse.

Hanno il corpo formato da due foglietti: epidermide e gastrodermide con mesoglea.

Presentano una cavità gastrovascolare con un’apertura che funge sia da bocca che da ano.

Sono dotati di speciali organelli urticanti: le nematocisti

Presentano una rete nervosa.

Possono riprodursi asessualmente per gemmazione (polipi) e sessualmente mediante gameti (meduse e alcuni polipi)

Generalità

Il phylum Cnidaria prende il nome da cellule particolari chiamate cnidociti; queste contengono degli organelli urticanti, le nematocisti, e sono caratteristiche del phylum.

Sebbene siano sessili o in alcuni casi dotati di movimenti lenti, sono predatori molto efficaci di organismi molto più veloci e complessi di loro.

Il phylum comprende gli idroidi che sono simili a pinte; gli anemoni di mare, simili a fiori; le meduse; i coralli e le madrepore.

Sono distribuiti fino a notevole profondità e alcune forme sono abissali sebbene la maggior parte si ritrovi soprattutto in habitat marini poco profondi, specialmente alle temperature calde delle regioni tropicali. Non ci sono specie terrestri.

Gli cnidari possono vivere in simbiosi con altri animali, spesso come commensali su conchiglie.

Alcuni  idroidi e gli anemoni di mare vivono abitualmente su conchiglie di molluschi abitate da paguri fornendo ai paguri protezione dai predatori.

Differiscono dai poriferi per la maggiore organizzazione e per la presenza di una cavità gastrovascolare che comunica con l’esterno mediante una bocca. Sono però diblastici come i poriferi; sono infatti costituiti da due soli foglietti, ectoderma e gastroderma, tra i quali è interposta una sostanza gelatinosa denominata mesoglea.

Sono animali che vivono allo stato solitario o in colonie e presentano due diversi tipi di organizzazione, quella di polipo, sessile e quella di medusa pelagica. La forma a medusa prevale negli idrozoi e negli scifozoi, mentre il polipo è la forma dominante negli antozoi. In alcuni casi le due forme si alternano nel ciclo di sviluppo dando vita a due diverse generazioni, una asessuale (il polipo) e una sessuale (la medusa).

Non esistono veri e propri tessuti ma sono presenti vari tipi cellulari che assolvono alle varie funzioni dell’organismo.

Sono divisi in quattro classi: Idrozoi, Scifozoi, Cubozoi e Antozoi.

Polimorfismo negli cnidari

La maggior parte dei polipi presenta un corpo cilindrico con la bocca ad una estremità, circondata di tentacoli. Il polipo aderisce al substrato mediante un disco adesivo.  I polipi possono vivere isolati o in colonie. In alcune specie le colonie comprendono più di un tipo di individui, ciascuno con la sua propria funzione: nutrizione, riproduzione o difesa.

Le meduse sono notevolmente diverse dai polipi, hanno infatti la forma di un ombrello con la bocca centrata sul lato concavo e i tentacoli disposti sul bordo dell’ombrella. Nuotano liberamente attraverso il movimento dell’ombrella.

Sia i polipi che le meduse presentano i tre strati della parete del corpo, tipici degli cnidari, ma la mesoglea nelle meduse è molto più abbondante e viene utilizzata dall’animale per il galleggiamento. Il contenuto in acqua della mesoglea può raggiungere il 95% in peso dell’animale.

Le nematocisti

Le nematocisti sono degli organelli urticanti caratteristici del gruppo. Esse sono contenute all’interno di speciali cellule: i cnidociti. Si presentano sotto forma di una capsula piena di un liquido urticante. In essa è contenuto un filamento, alcune volte dotato di spine o uncini, che può essere estroflesso sotto l’azione di stimoli diversi provenienti dall’esterno e trasmetti al filamento dal cnidociglio, un processo presente all’esterno della capsula. L’estremità della capsula presenta un opercolo che può essere aperto per permettere la fuoriuscita del filamento. Le nematocisti sono distribuite su tutta l’epidermide, ma sono soprattutto concentrate nei tentacoli ed attorno alla bocca, dove possono essere disposte in vere e proprie batterie. Non tutte le nematocisti hanno uncini o iniettano veleno, alcune non penetrano nella preda ma il filamento, più corto e spesso, si avvolge completamente attorno alla preda.

Quando viene scarita una nematocisti, il suo cnidocita viene assorbito ed uno nuovo, lo rimpiazza.

-Il meccanismo di scarica è piuttosto complesso. La pressione osmotica all’interno della capsula è molto elevata. Quando viene stimolata la scarica, la membrana della nematocisti diviene permeabile all’acqua, e per osmosi si ha un forte flusso di acqua verso la cellula. Questo flusso apre l’opercolo.

L’aumento di pressione idrostatica dentro la capsula spinge il filamento all’esterno con grande forza da permettere anche che si srotoli. Gli uncini posti sul filamento scattano verso l’esterno ed il filamento penetra nella preda iniettando veleno.

Le nematocisti di molti cnidari non sono pericolose per l’uomo ma le punture della caravella portoghese (Physalia) e di alcune meduse sono molto dolorose.

Classe Hydrozoa

La maggior parte degli idrozoi sono marini, solo poche specie sono d’acqua dolce. Vivono quasi sempre in colonie e sono caratterizzati da un’alternanza di generazioni.

L’idra, un idrozoo di acqua dolce, non presenta lo stato di medusa, ed è un polipo solitario. Il suo corpo può allungarsi grazie alla presenza, nel gastroderma e nell’epidermide, di cellule mioepiteliali che rappresentano una sorta di muscolatura.

La bocca è circondata da 6-10 tentacoli che come il corpo possono venire allungati quando l’animale ha fame.

Alimentazione nelle idre

Le  idre sono carnivore, si nutrono di piccoli crostacei, larve d’insetto e vermi. Questi vengono paralizzati dal secreto emesso dalle nematocisti contenute nei tentacoli. Una volta catturata la preda, i tentacoli la dirigono verso la bocca che si allarga e, grazie alle secrezioni mucose, ne ingloba l’intero corpo. Da qui poi, il cibo passa nella cavità gastrovascolare dove si compie una prima fase “extracellulare” della digestione. Dopo una prima elaborazione, il cibo viene avviato per la digestione intracellulare che avviene ad opera di cellule muscolari nutritive.

Riproduzione nelle idre

Le idre possono riprodursi sia asessualmente che sessualmente.

La riproduzione asessuale prevede la formazione di gemme sul corpo nell’idra, all’interno delle quali si estende la cavità gastrovascolare; successivamente la gemma si accresce e presenta nella parte libera la bocca con i tentacoli;è a questo punto che la gemma si stacca dal corpo dell’idra.

Nella riproduzione sessuale, i gameti prendono origine dal differenziamento di cellule interstiziali. La porzione maschile è disposta nella parte superiore dell’animale, mentre quella femminile è localizzata nella parte inferiore. La maggior parte delle specie è dioica. Le uova maturano una alla volta e vengono fecondate dagli spermatozoi rilasciati nell’acqua. Prima di essere liberato in acqua, l’embrione si riveste di un guscio, formando così una cisti che gli consente di sopravvivere durante l’inverno. Le idre sguscieranno, poi, in primavera.

Idrozoi coloniali

La maggior parte degli idrozoi vive in colonie. Ogni colonia è fissata al substrato grazie  ad una struttura, simile ad una radice, detta idroriza, ed è costituita da polipi polimorfi che sono portati da delle specie di steli detti idrocauli. I polipi della colonia hanno diverse funzioni. I gastrozoidi o idranti sono molto numerosi ed hanno funzione nutritizia; i gonozoidi hanno funzione riproduttiva, da essi si originano per gemmazione delle piccole meduse che lasciano la colonia come individui liberi; i dattilozoidi sono responsabili della protezione dell’intera colonia. Le meduse sono generalmente a sessi separati e si riproducono sessualmente. Dallo sviluppo dello zigote si origina una larva che dopo aver nuotato per qualche giorno, si fissa al substrato e diventa un giovane polipo.

Le meduse degli idrozoi sono generalmente più piccole di quelle degli scifozoi anche se presentano all’incirca la stessa struttura.

La medusa ha la forma di un ombrello con la superficie convessa denominata esombrella e quella concava subombrella; al centro di quest’ultima è presente una struttura, il manubrio, alla cui estremità si apre la bocca dalla quale partono una serie di canali che si aprono nella cavità gastrovascolare.

Dalla periferia dell’ombrella fino al manubrio può essere presente un velum, una formazione membranosa che chiude la parte aperta della campana e che viene usata nel nuoto.

Il nuoto avviene grazie alle propulsioni muscolari che riempiono e svuotano di acqua la campana, permettendo all’animale di spingersi con il lato aborale in avanti.

Le meduse presentano una rete nervosa e organi sensoriali, in particolare gli statocisti che sono organi di equilibrio e gli ocelli che sono dei fotorecettori.

Le colonie galleggianti

Alcuni idrozoi si presentano come colonie galleggianti fatte da parecchi tipi di meduse e polipi. Un esempio classico è Physalia o caravella portoghese. Le meduse appaiono completamente trasformate in delle vescicole, piene di un gas simile all’aria, che permettono il galleggiamento dell’intera colonia. I polipi sono distinguibili per le diverse funzioni che assumono (nutritizia, riproduttiva, difensiva).

Physalia presenta il corpo colorato con tonalità blu e rosa.

Classe Scyphozoa

La classe degli scifozoi presenta meduse con abbondantissima mesoglea. La loro grandezza va da alcuni cm sino a 50 cm circa; in alcuni casi l’ombrella può raggiungere anche alcuni metri. Le meduse degli scifozoi sono tutte libere, lo stadio di polipo è ridottissimo, spesso limitato ad uno stadio larvale. La medusa si muove mediante pulsazioni che derivano dalla presenza di muscoli circolari posti ai margini dell’ombrella; questi funzionano in antagonismo con la mesoglea che, dopo la contrazione, ristabilisce l’espansione dell’ombrella. Non è presente un velum come nelle idromeduse.

La bocca è al centro della subombrella . Il manubrio forma quattro braccia orali che vengono usate per catturare ed ingerire la preda.

I sessi sono separati, la fecondazione è interna, gli spermatozoi trasportati dall’acqua raggiungono una tasca gastrica della femmina all’interno della quale si trova la gonade.

La larva ciliata dopo essersi fissata si sviluppa in una forma simile ad un’idra e mediante un processo detto strobilazione dà origine ad una serie di gemme appiattite, efire, dalle quali si sviluppano le meduse.

Classe Cubozoa

Erano un tempo considerate un ordine degli Scyphozoa. Nel gruppo predomina la forma medusoide. La caratteristica principale è che presentano le campane di forma quasi quadrata. Sono forti nuotatrici e predatori voraci.

Alcune specie (Australia) possono provocare la morte dell’uomo a causa della violenza delle scariche delle nematocisti.

LEZIONE6

CNIDARI

Classe Antozoi

Riepilogo degli Cnidari

Sono animali acquatici, per la maggior parte marini.

Presentano simmetria radiale, con un’estremità orale ed una aborale.

Presentano due tipi strutturali: polipi e meduse.

Hanno il corpo formato da due foglietti: epidermide e gastrodermide con mesoglea.

Presentano una cavità gastrovascolare con un’apertura che funge sia da bocca che da ano.

Sono dotati di speciali organelli urticanti: le nematocisti

Presentano una rete nervosa.

Possono riprodursi asessualmente per gemmazione (polipi) e sessualmente mediante gameti (meduse e alcuni polipi)

Classe Antozoa -“Animali fiori”

•         Gli antozoi non presentano la stadio di medusa.

•         Sono tutti animali marini.

•         Molte forme presentano uno scheletro che può essere interno o esterno.

•         Sono divisi in tre sottoclassi: zoantari, ceriantipatari, alcionari.

•         Gli zoantari e i ceriantipatari (Esacoralli) hanno un modello esamero; gli alcionari (Ottocoralli) sono, invece, ottameri.

ZOANTARI (esacoralli): Anemoni di mare

Presentano la caratteristica forma di fiore da cui il loro nome (anemos = fiore). I polipi degli anemoni di mare sono più grandi di quelli dagli idrozoi. Si presentano vivacemente colorati. Vivono sotto forma di polipi solitari con un disco basale ed una parete molto muscolosa. Il disco basale viene utilizzato per permettere l’ancoraggio su conchiglie, rocce, legno o altro substrato. Hanno forma cilindrica con una o più corone di tentacoli disposte intorno alla bocca su un disco orale piatto. La bocca, a forma di fessura, conduce nella faringe. All’estremità della bocca sono generalmente presenti uno o due sifonoglifi, che producono una corrente d’acqua diretta verso la faringe. Una serie di ciglia ha funzione antagonista a quella del sifonoglifo, spingendo l’acqua con le sostanze di scarto all’esterno.

La faringe conduce nella cavità gastrovascolare che è tipicamente divisa in sei camere mediante sei paia di setti primari (completi). Vi sono inoltre dei setti secondari, incompleti che aumentano la superficie della cavità gastrovascolare. Il margine libero dei setti secondari forma un filamento detto mesenterico, ricco di nematocisti, che può essere estroflesso dalla bocca dell’anemone, per contribuire all’uccisione  della preda o per funzione di difesa.

Sono carnivori, si nutrono di pesci, crostacei o altri animali.

Sono capaci di muoversi, staccando il disco basale  e scivolando su di esso.

Gli anemoni stabiliscono molte relazioni mutualistiche con altri organismi.

Molte specie proteggono alghe (zooxantelle) entro i loro tessuti e gli anemoni si avvantaggiano dei prodotti della loro fotosintesi.

Anche i paguri, in particolare il paguro Bernardo, utilizzano per protezione gli anemoni “portandoli a spasso” sulla loro conchiglia. Dal canto loro gli anemoni si cibano degli scarti del paguro..

Alcuni pesci pagliaccio vivono all’interno dei tentacoli degli anemoni, favorendo la ventilazione con i propri movimenti e nello stesso tempo ricevono protezione. I pesci pagliaccio secernono una sostanza che impedisce alle nematocisti di scaricare.

Zoantari (esacoralli): Le madrepore

Possono essere descritti come anemoni di mare in miniatura. Sono animali solitari oppure coloniali che si ritrovano principalmente nei mari caldi. Vivono in coppe calcaree, che essi stessi secernono. Tali coppe sono generalmente costituite da carbonato di calcio e formano una struttura scheletrica esterna (esoscheletro) che prende il nome di corallo. La coppa è suddivisa all’interno da sclerosetti che la dividono in concamerazioni.

Il polipo può ritirarsi all’interno della coppa quando non si alimenta.

Il corallo vivo forma, nelle specie coloniali, una lamina di tessuto che connette le cavità gastrovascolari di tutti i polipi della colonia.

Ceriantipatari

Sono solitari, somigliano molto agli anemoni di mare. Presentano numerosi tentacoli attorno alla bocca e distribuiti in due cerchi concentrici. Vivono in tubi lunghi anche un metro affondati nella sabbia  e sforniti di disco basale. Il tubo che riveste il polipo è costituito da granelli di sabbia e detriti agglutinati da un secreto prodotto dal polipo stesso.

Coralli Alcionari (ottocoralli)

Gli alcionari sono antozoi coloniali. La colonia è sorretta da un unico polipo con polipi portati lateralmente. Sono indicati come ottocoralli perché presentano una simmetria ottamera, con otto tentacoli pinnati ed otto setti completi. Le cavità gastrovascolari dei polipi comunicano attraverso un sistema di tubi gastrodermici chiamati solenia. I solenia corrono attraverso una mesoglea estesa detta cenenchima, e la superficie della colonia è coperta di epidermide. Lo scheletro costituito da spicole calcaree è secreto nel cenenchima e perciò è detto endoscheletro.

LEZIONE 7

MOLLUSCHI

Caratteristiche generali del phylum I              

•         Simmetria bilaterale ( alcuni hanno asimmetria bilaterale).

•         Regione cefalica anteriore, spesso organizzata in un vero e proprio capo.

•         Regione ventrale specializzata in un piede muscoloso, variamente modificato che consente il movimento.

•         La parte dorsale della parete del corpo forma una coppia di pieghe chiamata mantello che racchiude la cavità del mantello. Essa si modifica formando branchie e polmoni, secerne, inoltre, la conchiglia.

•          Sistema digerente complesso; in una tasca della cavità boccale si trova la radula, un peculiare organo raschiatore.

Caratteristiche generali del phylum II  

•                               Sono presenti e ben sviluppati tutti i sistemi di organi:

•         Scambi gassosi mediante branchie, polmoni, mantello o superficie del corpo.

•         Uno o due reni.

•         Sistema circolatorio aperto, chiuso nei cefalopodi.

•         Organi sensoriali tattili, olfattivi, gustativi, di equilibrio e visivi, in alcuni; occhi particolarmente sviluppati nei cefalopodi.

•         Sistema nervoso costituito da coppie di gangli che nei cefalopodi e nei gasteropodi si riuniscono a formare un anello nervoso.

Il phylum Mollusca (molluscus = molle) occupa per numero di specie il secondo posto dopo gli Arthropoda. Presentano, come indica il loro nome, il corpo molle. I molluschi si ritrovano in tutti gli ambienti acquatici e in buona parte di quelli terrestri.

Sono classificati in otto classi: Caudofoveata; Solenogastres; Monoplacophora; Polyplacophora; Scaphopoda; Gastropoda; Bivalvia; Cephalopoda.

Fra le varie classi quella che ha avuto un maggior successo adattativo è senz’altro la classe dei gasteropodi, diffusa in mare, acqua dolce e terre emerse con forme carnivore, erbivore e parassitarie. I bivalvi sono presenti in mare e in acqua dolce, mentre tutte le altre classi sono rimaste legate agli ambienti marini.

Forma e funzioni

Il corpo di un mollusco è caratterizzato da due regioni. Una detta capo-piede che contiene i sensori per l’alimentazione e gli organi di locomozione e l’altra, la massa viscerale che contiene i sistemi digerente, circolatorio, respiratorio e gli organi riproduttivi. Due espansioni laterali della parete dorsale del corpo formano il mantello, che delimita uno spazio, la cavità del mantello, al cui interno si trovano le branchie o un polmone. Il mantello è capace di secernere carbonato di calcio formando così la conchiglia al disopra della massa viscerale.

La maggior parte dei molluschi presenta un capo ben sviluppato che porta la bocca ed alcuni organi sensoriali specializzati. Possono esserci dei tentacoli.

LA RADULA

All’interno della bocca si trova la radula, un organo nastriforme, protrattile, simile ad una lingua che serve per raschiare raccogliere e sminuzzare il cibo. Sulla radula sono presenti delle serie parallele di dentelli (fino a 250.000) rivolti verso la parte posteriore del tubo digerente. Quando vengono protrusi servono per raspare, lacerare, forare o tagliare. Le file di denti situate anteriormente sono soggette a consumo; nuove file di denti vengono continuamente secrete dalla parte posteriore della radula e sostituiscono quelle ormai logore. La radula  è  provvista di muscoli, protrattori e retrattori, che ne consentono il movimento ritmico in avanti e indietro nella cavità boccale. Manca nei bivalvi.

IL PIEDE

Il movimento dei molluschi è fondamentalmente basato sull’utilizzazione del piede. Quelli che strisciano sul substrato aderiscono con la faccia ventrale, o suola, del piede e utilizzano la potente muscolatura pedale, che con contrazioni e rilassamenti, consente la locomozione. Questa è facilitata anche dalla secrezione mucosa del piede. I molluschi che scavano nei substrati molli e vi si infossano, come alcuni bivalvi, utilizzano il piede che riempiendosi di sangue può variare molto il suo turgore e costituisce un organo di scavo rapido ed efficace. Nei cefalopodi la locomozione è per lo più dovuta all’espulsione dell’acqua attraverso un sifone (propulsione a jet).

MANTELLO E CAVITA’ DEL MANTELLO

Il mantello è un rivestimento epiteliale che protegge le parti molli del corpo; forma la cavità del mantello.

La cavità del mantello oltre a servire essa stessa come superficie di scambio,  ospita gli organi respiratori (branchie, polmoni). I prodotti del sistema digerente, escretore e riproduttore vengono riversati al suo interno.

Nei molluschi acquatici si genera una corrente d’acqua che serve a trasportare ossigeno e sostanze alimentari e ad eliminare i le sostanze di rifiuto oltre che a trasportare i gameti all’esterno; nel mantello, spesso, sono presenti organi sensoriali che servono a saggiare l’acqua. Molti molluschi possono ritirare la testa o il piede entro la cavità del mantello a scopo protettivo.

LA CONCHIGLIA

La conchiglia, non sempre presente, è secreta dal mantello ed è solitamente costituita da tre strati. Quello più interno è detto strato madreperlaceo. Questo viene secreto per tutta la vita dell’animale.

La struttura  della conchiglia è estremamente varia nelle diverse classi e  specie. Il calcio per la sua formazione deriva dall’acqua circostante, dal suolo o dal cibo.

La prima conchiglia compare durante lo stato larvale e si accresce poi durante l’intera vita.

RIPRODUZIONE

Si riproducono solo sessualmente. I molluschi sono per la maggior parte dioici anche se alcuni sono ermafroditi. La fecondazione può essere interna o esterna e lo sviluppo può essere diretto o indiretto.

I cefalopodi presentano sviluppo diretto; gasteropodi e bivalvi possono presentare sia sviluppo diretto che  indiretto.

Classe Gastropoda

I molluschi appartenenti a questa classe, sono diffusi sia in ambienti acquatici sia in ambienti terrestri, con una notevole varietà di forme. La classe comprende le chiocciole terrestri, dulciacquicole e marine, le lumache, le lumache di mare (nudibranchi)…

La conchiglia dei gasteropodi, non sempre presente, è formata da un unico pezzo (univalve); può essere spiralata. L’apice della conchiglia è costituito dalla spira più piccola e più vecchia; le spire diventano poi sempre più larghe e si avvolgono intorno all’asse centrale o columella. Questo avvolgimento può essere destrogiro (conchiglia destrorsa; più comune) o levogiro (conchiglia sinistrorsa). La conchiglia può essere dotata di un opercolo, una struttura che chiude l’apertura quando l’animale è ritratto al suo interno.

I gasteropodi sono caratterizzati da due processi: la spiralizzazione e la torsione.

La torsione sposta la cavità del mantello e gli organi in esso contenuti, dalla posizione posteriore a quella anteriore, in modo da sovrastare il capo. Si realizza durante lo sviluppo, subito dopo la comparsa della conchiglia. Dopo la torsione, l’ano e la cavità del mantello si aprono al di sopra del capo e della bocca, inoltre, tutti gli organi si trovano invertiti di posizione. Il vantaggio che deriva dalla torsione è un aumento di spazio nella cavità del mantello così che il capo dell’animale può essere completamente ritirato al suo interno.

Nei gasteropodi, l’aumento della massa viscerale e la presenza della conchiglia, ha portato a problemi di equilibrio nella locomozione. Per ovviare a questi problemi si è passati da una conchiglia spirale piana (tutte le spire giacciono sullo stesso piano) ad una conchiglia spirale conica  in cui ciascuna spira si avvolge intorno ad un asse, la columella. Così i giri di spira man mano che crescono si allontanano dall’apice, cioè dalla spira di cui il gasteropode era dotato alla nascita (la più vecchia).

La forma spirale conica comporta però un peso eccessivo su un lato, e un conseguente sbilanciamento. Si è raggiunta una migliore distribuzione del peso spostando l’apice della conchiglia prima indietro e poi verso l’alto, facendo ruotare la conchiglia verso sinistra.

A seguito di questi processi sono scomparsi branchia e rene destro (condizione di asimmetria bilaterale).

-Una conchiglia è destrorsa quando, osservandola in modo da mantenere l’apice in alto e l’apertura dell’ultimo giro di spira verso chi osserva, tale apertura è situata a destra dell’asse columellare.

Comportamenti alimentari

I regimi alimentari dei gasteropodi sono molto vari, e mostrano, alcune volte delle notevoli specializzazioni. Alcuni sono erbivori, altri possono nutrirsi di carne morta in decomposizione, altri ancora sono carnivori predatori, si nutrono, ad esempio, di molluschi bivalvi. Vi sono, poi,  specie parassite di esacoralli o di echinodermi.

Data la grande varietà e modalità di assunzione del cibo, anche la radula dei gasteropodi si presenta più o meno specializzata. In alcuni casi manca del tutto in altri casi (gen. Conus), i singoli denti, cavi, sono connessi con una ghiandola velenifera; ognuno di essi può essere espulso con forza dalla bocca per colpire prede vive (pesci, vermi, molluschi) e ucciderle.

Riproduzione

Possono essere monoici o dioici; la fecondazione può essere interna (la maggior parte delle volte) o esterna. Gli apparati riproduttori dei gasteropodi a fecondazione interna presentano di solito organi copulatori nei tratti maschili e ricettacoli seminali nei tratti femminili. La maggior parte dei gasteropodi mostra rituali di corteggiamento.

Nelle specie monoiche durante l’accoppiamento c’è una scambio di spermatozoi; le uova vengono, poi, deposte da ciascun individuo in cunicoli poco profondi del terreno.

Alcune forme marine racchiudono le uova in robuste capsule o dentro una grande varietà di astucci.

Lo sviluppo può essere diretto o indiretto.

I gasteropodi terrestri sono generalmente attivi quando c’è disponibilità di acqua e si riparano, per lo più, nel terreno nei periodi secchi, andando in letargo. Quelli dotati di conchiglia, in queste fasi di letargo, si ritraggono nel nicchio e ne chiudono l’apertura con un tappo temporaneo.

La riduzione o l’assenza della conchiglia è spesso associata a sistemi di protezione alternativi, basati o sul comportamento o sull’uso di sostanze tossiche o repellenti. Queste possono essere prodotte dall’animale, mediante ghiandole, o possono avere origine alimentare (cnidociti)

Classe Bivalvia

I bivalvi sono molluschi con corpo compresso lateralmente e completamente protetto da una conchiglia composta da due valve laterali. La classe comprende le vongole, le ostriche, i pettini. Il capo è molto rudimentale ed è nascosto all’interno della cavità del mantello. Questa è molto ampia e circonda completamente il piede che generalmente è appiattito ai lati e serve soprattutto per scavare.

I margini posteriori delle pieghe del mantello sono modificati a formare due aperture dette sifoni per il passaggio dell’acqua. I sifoni si distinguono in sifone inalante che serve per immettere l’acqua nella cavità del mantello e sifone esalante che serve a espellere l’acqua, con le sostanze di rifiuto, all’esterno.

La conchiglia

La conchiglia  dei bivalvi è costiuita da due valve laterali, generalmente simili, tenute insieme, dorsalmente, da un legamento elastico che tende a divaricarle. Il tratto dorsale di contatto si chiama cerniera e ai suoi lati si può vedere un rilievo, l’umbone. Questo è costituito dalle valve giovanili del bivalve. Le due valve sono collegate fra loro da due muscoli adduttori, la cui contrazione fa chiudere completamente le valve. Affinchè le valve non scivolino fra loro durante i movimenti di apertura e chiusura, lungo la cerniera si possono avere dei sistemi alternati di dentelli e fossette che si incastrano reciprocamente gli uni agli altri. Le valve sono collegate al piede tramite due muscoli retrattori.

Curiosità- La produzione della perla è un meccanismo protettivo usato dall’animale quando un oggetto estraneo (un granello di sabbia, un parassita..) penetra fra la conchiglia e il mantello. Il mantello, in risposta a questa “intrusione”, secerne numerosi strati di madreperla attorno all’oggetto irritante.

Riproduzione

I bivalvi, generalmente, sono a sessi separati ma possono esservi dei casi di ermafroditismo. I gameti sono espulsi attraverso il sifone esalante e rilasciati in acqua. Nella maggior parte dei bivalvi la fecondazione è esterna. In alcuni bivalvi di acqua dolce la fecondazione è interna e le uova raggiungono le branchie dove sono fecondate dagli spermatozoi che penetrano con la corrente inalante.

Comportamenti alimentari

Sono animali filtratori. Nella cavità del mantello sono contenute due branchie che raggiungono anche dimensioni notevoli in quanto svolgono sia la funzione respiratoria sia quella alimentare. Il cibo è costituito da particelle di piccole dimensioni; queste entrano nella cavità del mantello insieme con l’acqua, poi vengono intrappolate da una sostanza mucosa prodotta da speciali cellule ghiandolari situate sulle branchie e da qui vengono inviate alla bocca grazie al battito delle ciglia. Le particelle più grandi cadono dalle branchie e vengono espulse all’esterno. Non è presente la radula.

 

Lima scabra, da molti considerata il più bel mollusco bivalve, ha una conchiglia delle dimensioni di 4-5 centimetri e lunghi tentacoli, rossi come il resto del corpo. I tentacoli, molto sensibili, servono all’animale per sondare l'ambiente circostante e, se toccati o stimolati da forti vibrazioni, inducono il bivalve a richiudersi rapidamente. Normalmente questa specie, come altri bivalvi, si fissa al substrato con filamenti (bisso) secreti da ghiandole speciali, ma in caso di pericolo può staccarsi e allontanarsi velocemente grazie alla propulsione prodotta dalla rapida apertura chiusura delle valve stesse.

Nonostante il nome, Tridacna maxima non è la specie più grande di Tridacna, raggiungendo dimensioni non superiori ai 40 cm. Le Tridacne ospitano all’interno dei loro tessuti le alghe simbionte zooxantelle che costituiscono per questi bivalvi la fonte principale di cibo. Le zooxantelle conferiscono al mantello una intensa colorazione variabile dal blu al bruno-verde.

LEZIONE 8

MOLLUSCHI:

CLASSE CEPHALOPODA

I cefalopodi sono i più evoluti tra i molluschi e per alcuni aspetti, sono i più evoluti tra tutti i vertebrati. 

Fanno parte della classe: calamari, seppie, piovre, polpi, nautili. L’organizzazione dei cefalopodi è strettamente correlata con il tipo di vita che la maggior parte di essi conduce, e cioè da predatori pelagici. Sono tutti marini.

Il piede di questi molluschi, il cui nome significa testa – piede, è modificato ed è inoltre situato nella regione cefalica. Esso ha forma di imbuto e serve ad espellere l’acqua dalla cavità del mantello permettendo all’animale di muoversi. Tutti i cefalopodi hanno un capo ben sviluppato, con due occhi e apertura boccale; questa è contornata da una corona di tentacoli, anch’essi derivati dal piede.

I nautili sono caratterizzati dalla presenza di una conchiglia esterna, hanno numerosi tentacoli privi di ventose.

Le seppie sono caratterizzate da un corpo arrotondato che porta delle pinne; otto braccia e due tentacoli.

I calamari presentano corpo affusolato dotato di pinne laterali; otto braccia e due tentacoli.

I polpi hanno corpo sacciforme e sono privi di pinne; hanno otto  braccia e sono privi di tentacoli.

Conchiglia

La conchiglia, nelle forme attuali è più o meno ridotta e nascosta dal mantello, salvo nel genere Nautilus che ha mantenuto ancora oggi una conchiglia di tipo primitivo. Le specie di Nautilus hanno una conchiglia costituita da una serie di camere che sono riempite di gas e liquido; la quantità  del gas e dell’acqua in esse presenti è variabile in base alla profondità a cui si trova l’animale. La conchiglia, benchè sia spiralata, è molto diversa di quella dei gasteropodi; è, infatti, divisa, da una serie di setti, in camere. Durante la crescita il Nautilus ingrandisce la conchiglia  e si sposta nella parte neoformata costruendo un nuovo setto dietro il corpo. In questo modo si viene a formare una nuova camera piena di acqua di mare.

Le seppie hanno una piccola conchiglia (“osso di seppia”) che è però completamente avvolta dal mantello, quindi non è visibile dall’esterno. Nei calamari la conchiglia è scomparsa quasi del tutto lasciando solo una lamina cornea sottile (penna). Nei polpi la conchiglia è scomparsa completamente.

Locomozione

I cefalopodi si muovono secondo un sistema di propulsione a jet, espellendo l’acqua dall’ imbuto. L’imbuto è mobile e può essere direzionato per variare la rotta del nuoto. La forza con la quale viene espulsa l’acqua controlla la velocità del nuoto.

Nei Nautilus l’espulsione dell’acqua avviene, per lo più, per retrazione della massa cefalica all’interno della conchiglia che provoca una riduzione della cavità palleale.

I calamari e le seppie sono degli ottimi nuotatori grazie alla loro forma più o meno affusolata.

Il polpo può nuotare spruzzando getti d’acqua ma il suo corpo pesante e poco affusolato lo rende più adatto a strisciare su rocce usando le ventose delle braccia.

Sistema nervoso e sensoriale

Il sistema nervoso dei cefalopodi è il più specializzato e complesso di tutto il phylum. Il cervello è il più grande di tutti gli invertebrati. Anche gli organi di senso sono ben sviluppati, in particolare gli occhi.

La vista è certamente uno dei sensi più importanti nei cefalopodi, oltre che per la ricerca delle prede anche per i rapporti interspecifici e la vita sociale.

Tutti i cefalopodi sono dotati, sulla cute, di speciali cellule contenenti granuli di pigmento, i cromatofori.

Ciascun cromatoforo consiste di un corpo rotondeggiante centrale circondato da una membrana elastica e contenente pigmento sparso e un nucleo; attorno alla membrana esterna vi è un sistema di lunghe fibre muscolari allungate, ramificate nel tessuto circostante. Quando il sistema è in riposo, la membrana comprime tutto il liquido verso la parte centrale della cellula ed il cromatoforo è praticamente invisibile; quando, invece, i muscoli si contraggono, il cromatoforo si espande assumendo una forma discoidale e il pigmento viene disperso, provocando un rapido cambiamento di colore. Alcuni cromatofori possono contenere numerosi pigmenti, ognuno dei quali è in grado di rispondere ad un diverso stimolo.

Questi cambiamenti di livrea, anche molto pronunciati, vengono utilizzati dall’animale come segnali di pericolo, come colorazioni protettive e nei rituali di corteggiamento.

Quasi tutti i cefalopodi, con esclusione del genere Nautilis, sono dotati di una ghiandola dell’inchiostro che secerne un liquido scuro, il colore seppia. Questa ghiandola viene utilizzata quando l’animale si trova in una situazione di pericolo; il liquido prodotto viene rilasciato in acqua; il predatore rimane confuso dalla una nuvola di inchiostro e questo permette all’animale di scappare.

Riproduzione

I cefalopodi sono a sessi separati e l’apparato riproduttore consiste in una gonade impari situata nella parte posteriore del corpo. Nei maschi il dotto che trasporta gli spermatozoi è provvisto di una vescicola seminale in cui si formano le spermatofore (astucci all’interno dei quali vengono raccolti gli spermatozoi) e di una tasca in cui le spermatofore vengono accumulate. I maschi presentano un braccio modificato, l’ectocotile, che viene usato per prelevare una spermatofora dalla cavità del mantello ed inserirla nella cavità del mantello della femmina. La fecondazione avviene spesso nella cavità del mantello o appena fuori dell’imbuto. Le uova vengono di solito attaccate a pietre o ad altri oggetti. Alcuni polpi si prendono cura delle uova.

Sono presenti dei rituali di corteggiamento che comprendono anche particolari colorazioni.

LEZIONE 9

Anellidi

Caratteri generali del phylum

•         Corpo metamerico; simmetria bilaterale

•         Strato muscolare: circolare interno, longitudinale esterno (locomozione)

•         Presenza di setole (mancanti nelle sanguisughe)

•         Sistema circolatorio chiuso

•         Sistema escretore costituito da una coppia di nefridi per metamero

•         Sistema nervoso costituito da: una coppia di gangli per metamero, un cordone nervoso ventrale e da una coppia di gangli cerebrali

•         Sistema sensoriale dotato di organi tattili, statocisti, occhi (non in tutti) e cellule fotorecettrici

•         Ermafrodi, alcuni a sessi separati, in alcuni si ha riproduzione sessulale per gemmazione.

Gli Anellida (annellus = piccolo anello) costituiscono un gruppo molto eterogeneo di animali di aspetto per lo più vermiforme. Appartengono al gruppo i lombrichi, i vermi d’acqua dolce e marina e le sanguisughe.

Sono distribuiti in tutto il mondo: in mare, nelle acque dolci e salmastre, nel suolo. Tre classi: Policheta, Oligocheta, Hirudinea.

Caratteristica principale è la divisione del corpo in segmenti o metameri (metameria). Questa suddivisione è visibile sia esternamente sia internamente. Esternamente la suddivisione è resa evidente dalla presenza di anelli simili delimitati da solchi circolari chiamati annuli. Internamente, gli organi e vari sistemi sono disposti in modo ripetitivo all’interno dei metameri, che sono separati da setti.

Piano corporeo

Il corpo di un anellide è costituito da una porzione anteriore chiamata prostomio, dal corpo segmentato e da una parte terminale che porta l’ano detta pigidio.

Nella crescita i nuovi metameri si formano appena davanti al pigidio, quindi nella parte posteriore si trovano i metameri più giovani, in quella anteriore i metameri più vecchi. Fra un metamero e l’altro, internamente, si sviluppano dei setti i quali sono perforati dal tubo digerente e dai vasi sanguigni.

La superficie del corpo è rivestita da da una cuticola formata da fibre di collagene.

Il sistema muscolare longitudinale e quello circolare lavorano in coordinazione (contrazioni peristaltiche).

Classe Policheta

I policheti, ad eccezione di poche specie,  sono animali marini, ed hanno una struttura ed un’organizzazione anatomica assai varia. Hanno, spesso, un capo ben differenziato dove sono visibili organi di senso. Sulla maggior parte dei metameri presentano delle appendici pari, i parapodi. Come indica il loro nome posseggono numerose chete o setole disposte lungo i parapodi.

I parapodi vengono usati per strisciare, nuotare o per ancorarsi nei tubi. Le forme che nuotano utilizzano per la locomozione movimenti ondulatori piuttosto che peristaltici.  I parapodi possono agire anche come organi respiratori.

Non hanno organi sessuali permanenti, la fecondazione è esterna, lo sviluppo è indiretto (larva)

Policheti (molte chetae = setole)

Vengono generalmente divisi in due gruppi: Erranti e Sedentari.

I policheti sedentari sono soprattutto tubicoli, trascorrono la maggior parte del tempo in tubi o cunicoli e presentano delle specializzazioni per nutrirsi e respirare. Generalmente sporgono dal substrato solo con l’estremità del capo. Alcuni estroflettono lunghi tentacoli sul substrato, questi sono dotati di ciglia per intrappolare le particelle presenti sul fondo del mare e portarle verso la bocca.

I policheti erranti si muovono attivamente utilizzando i parapodi. La maggior parte dei policheti erranti sono predatori dotati di mascelle  o denti. Presentano una faringe muscolosa estroflettibile armata di denti che può essere proiettata all’esterno per catturare le prede.

I policheti tubicoli a ventaglio presentano delle corone di tentacoli molto appariscenti che possono essere ritratte all’interno del tubo in caso di pericolo. Il cibo attirato dalla corona di radioli alimentari viene trasportato verso la bocca  all’interno di solchi alimentari. Qui avviene una prima cernita delle sostanze, quelle troppo grandi vengono scaricate all’esterno. In prossimità della bocca, poi, i granelli di sabbia che possono essere presenti insieme al cibo vengono raccolti in un sacco; serviranno per allargare il tubo.

Classe Oligocheta

Gli oligocheti (= poche setole) presentano una grande varietà di dimensioni e si trovano in ambienti molto diversi.

Il rappresentante più conosciuto della classe è il lombrico (Lombricus terrestris). Il lombrico è un animale vermiforme, cilindrico con estremità rastremate. È normalmente rosa o rosso arancio ed è caratterizzato da un elevatissimo numero di metameri tutti più o meno uguali fra loro.  Le setole sono otto per ogni metamero.

Il lombrico è un animale che vive nel terreno scavando gallerie fino a 2 metri di profondità. Si ciba di sostanze organiche che riesce a trovare nel terreno. Ha sviluppato delle eccellenti capacità di scavo.

Il movimento nei lombrichi

I lombrichi si muovono mediante movimenti peristaltici. Ogni metamero può essere considerato un piccolo cilindro dalle pareti contrattili. Quando la muscolatura circolare si contrae, e si rilassa di conseguenza quella longitudinale, il metamero si allunga e si assottiglia, mentre se si contrae la muscolatura longitudinale e si rilassa quella circolare, il metamero riduce la propria lunghezza e si ingrossa.

Questi eventi si verificano in successione e si propagano dalla regione cefalica a quella caudale permettendo all’animale di progredire nel terreno.

La parte anteriore del corpo inizialmente si assottiglia e si allunga, consentendo al lombrico di insinuarsi in cavità strette e poi, allargandosi ed accorciandosi esercita una forte pressione sul terreno, con il risultato che la fessura iniziale si allarga divenendo una vera e propria galleria.

Il movimento è sempre unidirezionale; il lombrico procede sempre con la testa in avanti e questo è dovuto alla presenza delle setole sulla superficie ventrale e laterale del corpo; queste sono infatti impiantate con l’apice rivolto verso la regione caudale e quindi non offrono resistenza allo scivolamento dei metameri e al movimento in avanti, anzi si oppongono al suo spostamento, incastrandosi sulla superficie della galleria, se si tenta di farlo arretrare.

Riproduzione nel lombrico

I lombrichi sono ermafroditi e sviluppano le gonadi sono in alcuni segmenti posti nella parte anteriore del corpo.

Nella regione anteriore del corpo, negli animali maturi è presente una zona annulare, detta clitello, formata da vari metameri, ispessita e di colore più chiaro.

I testicoli si trovano nei metameri 10 e 11, ma gli spermidotti sfociano nel 15° metamero. Gli ovari si trovano nel 13° ma gi ovidotti si aprono nel 14°.

I lombrichi non si autofecondano , ma devono accoppiarsi: durante l’accoppiamento i due individui aderiscono l’uno all’altro mediante le superfici ventrali, con le teste rivolte in direzioni opposte. Il clitello di ogni individuo è opposto ai segmenti 9-11 del partner, dove si aprono gli spermidotti. I due vermi sono legati grazie al muco secreto dai clitelli e a delle speciali setole. Gli spermatozoi vengono scaricati da ciascun individuo e viaggiano lungo dei solchi seminali raggiungendo delle tasche (spermateche) situate tra i metameri 9  e 10 del rispettivo partner.

Qui rimarranno in attesa di fecondare le uova.

A questo punto i lombrichi si separano. Le uova vengono deposte in un momento successivo e scorrendo in solchi paralleli a quelli che sono serviti per guidare gli spermatozoi, giungono al clitello dove vengono avvolte da un anello mucoso di sostanze che induriscono rapidamente all’aria. Si forma così un bozzolo che scorre sul corpo del lombrico verso l’estremità anteriore raccogliendo il contenuto delle spermateche quando passa sopra la loro apertura. Il bozzolo, infine, si sfila dal corpo dell’animale, le sue estremità si chiudono, producendo un corpo a forma di limone. La fecondazione avviene all’interno del bozzolo. Lo sviluppo è diretto, dal bozzolo nascerà un piccolo lombrico che svilupperà il clitello solo a maturità sessuale.

Classe Hirudinea

Le sanguisughe si trovano principalmente in ambienti d’acqua dolce, ma alcune sono marine e altre si sono adattate ad una vita terrestre. Sono di solito ectoparassiti ematofagi. Essendo animali che si alimentano di fluidi e che succhiano sangue, le sanguisughe hanno perso le setole ed hanno sviluppato ventose per ancorarsi all’ospite. Sono dotate di sistemi che permettono loro di immagazzinare grandi quantità di sangue. La ventosa anteriore circonda la bocca, quella posteriore è di solito, assai più grande si forma in seguito alla fusione degli ultimi sette metameri.

Le ventose servono anche nella locomozione: attaccandosi prima con una ventosa e poi con l’altra trascinano in avanti il corpo in un movimento detto “a compasso”.

Anche le sanguisughe, come i lombrichi, presentano un clitello ma questo diventa evidente solo durante il periodo riproduttivo. Tutte le sanguisughe sono ermafrodite e poiché le gonadi non maturano contemporaneamente e avviene quindi fecondazione incrociata. Dopo l’accoppiamento il clitello secerne un bozzolo che generalmente viene sotterrato nel fango del fondo o attaccato ad un substrato.

  

LEZIONE 10

ARTROPODI:

CHELICERATA; CRUSTACEA

CARATTERISTICHE DEGLI ARTROPODI

•         Simmetria bilaterale; corpo metamerico

•         Appendici articolate

•         Presenza di un esoscheletro di cuticola variabile (ecdisi)

•         Sistema muscolare complesso

•         Sistema digerente completo, dotato di pezzi boccali       specializzati per i diversi tipi di alimentazione

•         Sistema nervoso e organi sensoriali ben sviluppati

•         Sessi separati; fecondazione solitamente interna

•         Metamorfosi

Il phylum Artropoda (arthron = articolazione; podos = piede) è il più ricco di specie senza contare quelle che ancora rimangono da descrivere! Grazie alla loro particolarità anatomica e fisiologica sono riusciti a conquistare gli ambienti più diversi originando modelli morfologici assai diversi fra loro; gli artropodi comprendono, infatti, i ragni, gli scorpioni, le zecche, i crostacei, i millepiedi, gli insetti.

Caratteristiche che hanno permesso agli artropodi un così grande sviluppo (1)

Esoscheletro versatile. Gli artropodi presentano un esoscheletro protettivo formato da una cuticola secreta dalla sottostante epidermide. La cuticola è costituita da più strati; partendo dall’esterno troviamo: l’epicuticola relativamente sottile e la procuticola. Quest’ultima è suddivisa a sua volta in esocuticola ed endocuticola. Tra i segmenti del corpo e nei punti di inserzione delle appendici la cuticola si presenta sottile in modo da favorire un libero movimento. L’esoscheletro, però, non cresce di pari passo con la crescita dell’animale e questo impone agli artropodi un ricambio continuo della cuticola, che avviene in un processo definito muta o ecdisi. Gli artropodi mutano 4/5 volte prima di raggiungere le dimensioni finali dell’adulto e alcuni continuano a mutare per tutta la vita.

Composizione chimica e funzioni degli strati della cuticola degli Artropodi

•         epicuticola – cere; protezione contro le perdite di acqua

•         esocuticola – proteine (soprattutto); fornisce rigidità e robustezza (ossia protezione);

•         endocuticola – polisaccaridi (soprattutto); fornisce elasticità (forza);

Come viene indurito l’esoscheletro?

•         Negli insetti

–        Gli strati di proteine nell’esocuticola si legano tra di loro grazie a ponti crociati di legami sulfurici. Indurisce man mano che scurisce.

–        Processo chiamato “sclerotizzazione”

•         Nei Crostacei

–        L’esocuticola incorpora calcio dall’acqua (carbonato, fosfato) e indurisce;

–        Processo chiamato “calcificazione”

Caratteristiche che hanno permesso agli artropodi un così grande sviluppo (2)

-Segmentazione ed appendici per una locomozione più efficiente. Gli artropodi presentano, tipicamente, un paio di appendici, delle vere e proprie zampe articolate, per ogni segmento corporeo, anche se questo modello può subire ampie modificazioni. Le appendici articolate sono provviste di peli sensoriali e sono adattate a varie funzioni: locomotorie, sensoriali, alimentari, riproduttive. Negli insetti si sono modificate per il volo. Normalmente il corpo si organizza in regioni distinte definite tagmi. Es. negli insetti, il corpo si suddivide in tre regioni: testa, torace ed addome.

Caratteristiche che hanno permesso agli artropodi un così grande sviluppo (3)

Organi sensoriali estremamente sviluppati. Negli artropodi gli organi sensoriali sono molto complessi e vari. Si hanno meccanorecettori per la percezione di vibrazioni, statocisti che permettono all’animale di rilevare la sua posizione nello spazio, esterocettori per il riconoscimento delle sostanze diffuse nell’ambiente o contenute nel cibo, fotorecettori per la percezione degli stimoli luminosi. Gli occhi negli artropodi possono essere semplici o composti.

Caratteristiche che hanno permesso agli artropodi un così grande sviluppo (4)

Modelli comportamentali complessi e metamorfosi. I modelli comportamentali degli artropodi sono complessi, e e possono essere di tipo innato ma anche appreso. Molti artropodi vanno incontro a metamorfosi. Si passa quindi da una larva ad un individuo adulto sostanzialmente diverso. Anche l’habitat e la specializzazione alimentare può essere enormemente diversa tra la larva e l’individuo adulto; questo riduce la competizione intraspecifica.

La larva vive in piccole pozze d’acqua nutrendosi di sostanze organiche; l’adulto è un insetto volatore, le  femmine sono ematofaghe.

Il subphylum Chelicerata comprende limuli, ragni, zecche, scorpioni. Presentano il corpo suddiviso in due parti: il cefalotorace e l’addome. Sul cefalotorace sono inserite sei paia di appendici: due cheliceri anteriormente (da cui il nome al subphylum) due pedipalpi e otto zampe per  la locomozione (ambulacrali). Non presentano mandibole e antenne.

LIMULI (genere);  RAGNI (ordine); SCORPIONI (ordine)

I LIMULI

Sono un gruppo molto antico; sopravvivono oggi solo 3 generi con 5 specie. Hanno un carapace non segmentato che porta le zampe, un largo addome e un’appendice acuminata (telson). Il limulo vive generalmente su fondali molli immerso nella sabbia e nel fango alla ricerca di vermi e molluschi di cui si nutre. Ha abitudini notturne. I sessi sono separati, il dimorfismo sessuale è limitato, oltre che alle minori dimensioni del maschio, a variazioni nelle pinze di alcune appendici, trasformate in uncini per trattenere la femmina durante l’accoppiamento. Questo avviene sulla spiaggia durante l’alta marea. La femmina scava nella sabbia e depone in una buca le uova (numerosissime) che vengono fecondate subito dopo dal maschio. Sviluppo indiretto.

ARACNIDI: ragni, scorpioni, zecche

Sono tutte forme terrestri. Sono quasi tutti predatori dotati di zanne e artigli, spesso associati con ghiandole velenifere e pungiglioni. La preda, generalmente, viene digerita all’esterno ed assunta, poi, grazie ad un apparato boccale succhiatore, in forma semiliquida.

I sessi sono separati; la fecondazione è quasi sempre indiretta ed avviene con varie modalità.

I RAGNI

Nei ragni il cefalotorace e l’addome sono separati da un sottile peduncolo. Tutti i ragni sono predatori e si nutrono prevalentemente di insetti; le prede vengono  uccise grazie agli artigli, associati ad una ghiandola velenifera, presenti sui cheliceri. Le modalità di cattura della preda sono svariate, ma sicuramente la più affascinante è la tessitura della ragnatela.

La capacità del ragno di tessere la tela è dovuta alla presenza di ghiandole sericigene che si aprono posteriormente con delle filiere. Una secrezione di scleroproteine viene emessa sotto forma liquida dalle filiere e indurendosi forma il filo di seta. I tipi di ragnatela variano con la specie.

Dopo aver catturato la preda, il ragno inietta al suo interno il veleno uccidendola; poi con un succo digestivo scioglie i tessuti e risucchia il risultante nutrimento fluido.

La seta non ha però soltanto la funzione di costruzione della tela ma viene utilizzata anche per altri scopi ad esempio: rivestimento e protezione per i nidi, formazione di spermatofore, costruzione di ponti per lo spostamento, protezione delle uova.

Prima dell’accoppiamento il maschio tesse una piccola ragnatela , vi deposita una goccia di liquido spermatico e raccoglie questa struttura inserendola in speciali tasche situate sui suoi pedipalpi. Durante l’accoppiamento, quasi sempre preceduto da rituali di corteggiamento, il maschio inserisce i pedipalpi nell’apertura genitale della femmina e vi depone gli spermatozoi.

La femmina depone le uova in un “cocoon” di tela che viene da lei custodito e curato. 

SCORPIONI

Gli scorpioni animali schivi, predatori di altri artropodi, con abitudini notturne. Solo alcune specie tropicali hanno un veleno neurotossico. In italia è comunissimo il genere Euscorpius che è innocuo.

Il corpo di uno scorpione è costituito da un cefalotorace corto che porta le zampe, un preaddome ed un lungo e sottile postaddome che termina con un pungiglione, munito di una coppia di ghiandole velenifere.

Prima dell’accoppiamento gli scorpioni si esibiscono in una lunga “danza” durante la quale il maschio, il cui postaddome viene tenuto verticale, trattiene la femmina con le chele dei pedipalpi e cammina avanti ed indietro.

Alla fine del corteggiamento il maschio deposita delle spermatofore e vi spinge la femmina sopra in modo tale che la masserella di sperma possa penetrare nell’apertura genitale femminile. Dopo una lunga gestazione che può durare anche un anno, nascono i piccoli già formati che vengono portati per un certo tempo, almeno fino alla prima muta, sul dorso della madre.

SUBPHYLUM CROSTACEI

Il subphylum crostacei comprende forme che popolano tutti gli ambienti marini e d’acqua dolce oltre che qualche gruppo adattato alla vita subaerea.

Il corpo è suddiviso in tre regioni: il capo che porta sempre due paia di antenne, il cefalotorace che porta le appendici e l’addome.

In molti crostacei la cuticola dorsale del capo può estendersi posteriormente e lungo i lati dell’animale a formare il carapace.

Le appendici dei crostacei sono generalmente bifide e notevolmente specializzate. Alcuni segmenti sono modificati in branchie per la respirazione. 

Sono generalmente dioici ma vi è qualche caso di ermafroditismo. Lo sviluppo può essere diretto o indiretto.

LA MUTA

La muta è necessaria affinchè il corpo possa aumentare le sue dimensioni visto che l’esoscheletro non si accresce in seguito alla crescita dell’animale.

La cuticola  è costituita da epicuticola (esternamente) esocuticola ed endocuticola (internamente); quest’ultima è suddivisa in: strato principale e strato membranoso. La cuticola , con i suoi strati, poggia sull’epidermide.

Prima che avvenga la muta, le cellule epidermiche si dilatano e si separano dallo strato membranoso; iniziano, inoltre a secernere una nuova epicuticola ed una nuova esocuticola. Alcuni enzimi sciolgono la vecchia endocuticola, in modo tale che del vecchio rivestimento rimangano solo l’esocuticola e l’epicuticola.

Al  di sotto di queste sono state già formate la nuova epicuticola e la nuova esocuticola. L’animale a questo punto inghiotte acqua, facendo aumentare enormemente la pressione interna; l’aumento di pressione provoca una rottura nella cuticola e permette all’animale di “spingersi” fuori dal vecchio esoscheletro. Segue, poi, la deposizione di una nuova endocuticola e la sua calcificazione. Durante la muta l’animale è privo di difese e tende a rimanere nascosto.

Il ciclo di muta è iniziato da uno stimolo ambientale ma poi è sotto il controllo ormonale. Lo stimolo esterno induce una riduzione dell’attività dell’organo X che è responsabile della produzione dell’ormone inibitore della muta. Il ridotto livello di questo ormone stimola il rilascio da parte dell’organo Y dell’ormone della muta. L’ormone della muta permette l’inizio del processo il quale poi, continua indipendentemente dal livello degli ormoni.

COMPORTAMENTI ALIMENTARI

I crostacei presentano comportamenti alimentari molto variabili. I filtratori si cibano di plancton, detriti e batteri, che raccolgono grazie alle correnti d’acqua generate da setole presenti sulle loro zampe;i predatori catturano, con varie modalità, larve, vermi, altri crostacei, chiocciole e pesci; gli spazzini si nutrono di materiale morto animale e vegetale.

ANTROPODI: INSETTI

RIPRODUZIONE E SVILUPPO

Sono, in genere, a sessi separati. I cirripedi sono monoici, ma praticano fecondazione incrociata. La fecondazione è interna, gli spermatozoi sono tipicamente privi di flagello. In alcune specie è presente dimorfismo sessuale.

In alcune specie dall’uovo sguscia un giovane con la stessa forma dell’adulto; non essendovi forma larvale, lo sviluppo è diretto. In altre specie, la larva, per raggiungere la forma adulta, deve passare attraverso stadi diversi di sviluppo; lo sviluppo, in questo caso, è diretto.

Sono gli animali terrestri più abbondanti; sono diffusi in tutti gli ambienti.

Gli insetti possiedono tre paia di zampe e due paia di ali, inserite sulla regione toracica del corpo. Alcuni insetti però, possono avere solo un paio di ali o addirittura non possederne. Il corpo è diviso in tre regioni: capo, torace ed addome. Il capo porta un paio di occhi composti un paio di antenne e gli ocelli. Le antenne possono avere forme varie e fungono da organi tattili, olfattivi e uditivi.

Le zampe sono articolate ed assumono forme e sviluppo diversi a seconda della funzione che devono svolgere. Si hanno così zampe saltatorie (grilli, cavallette), raptatorie (mantide religiosa), natatorie (alcuni coleotteri), fossorie (Gryllotalpa).

Nel torace degli insetti pterigoti (insetti con le ali) si trovano due paia di ali. Nelle mosche è presente solo un paio di ali; le ali posteriori sono modificate in un paio di piccoli bilancieri (alteri) che vibrano e sono responsabili dell’equilibrio durante il volo. Negli insetti le ali non si organizzano a spese degli arti, come avviene negli uccelli e nei mammiferi volatori, ma si formano in una regione diversa. Le ali anteriori spesso si irrobustiscono e danno protezione durante il riposo a quelle posteriori, più ampie e membranose. Durante il volo le ali si uniscono tramite speciali organi di aggancio. Alcuni insetti sono atteri (privi di ali), ad esempio, le formiche e le termiti le ali sono presenti soltanto nei maschi e nelle femmine esclusivamente in certi periodi; le operaie sono sempre attere. I pidocchi e le pulci sono sempre atteri

Il battito delle ali è reso possibile grazie all’azione coordinata di due ordini di  muscoli: diretti ed indiretti.

I muscoli indiretti non sono attaccati alle ali; cambiano la forma della piastra toracica facendo oscillare la base delle ali su e giù.

I muscoli diretti sono attaccati all’ala e la fanno muovere avanti ed indietro.

Agendo insieme, i due gruppi fanno descrivere alle ali un movimento a 8.

Comportamenti alimentari

Si distinguono vari regimi alimentari. Gli insetti fitofagi si nutrono di succhi e tessuti vegetali (cavallette, bruchi di farfalle); i saprofagi si cibano di animali morti (alcuni coleotteri e alcune larve); i predatori di altri insetti o di altri animali. Alcuni insetti sono, poi, parassiti (pulci e larve di alcune vespe). Gli apparati boccali sono differenziati ed adattati ai vari tipi di cibo. Gli apparati masticatori delle cavallette e di altri predatori sono costituiti da mandibole robuste per fare a pezzi il cibo e da mascelle atte a trattenere il cibo. Le mosche sono fornite di pezzi boccali lambenti che permettono di risucchiare il cibo precedentemente liquefatto mediante enzimi. Le zanzare hanno un apparato pungente e succhiante; le farfalle hanno una lunga proboscide aspirante che a riposo è avvolta a spirale, durante l’alimentazione viene estesa .

RIPRODUZIONE

Gli insetti sono a sessi separati e la fecondazione è, di solito, interna. L’accoppiamento è, spesso, preceduto da richiami acustici (il canto dei grilli), chimici (feromoni di alcune farfalle) o luminosi (lampi di luce delle lucciole) diretti verso l’altro sesso e anche da rituali di corteggiamento. Lo sperma viene depositatonella vagina della femmina al momento dell’accoppiamento. In alcuni ordini il maschio depone su sostegni speciali o sul terreno gocce di sperma libere o racchiuse in spermatofore che poi la femmina raccoglie spontaneamente o guidata dal maschio. Nell’ape l’accoppiamento avviene in volo (volo nuziale) e normalmente la regina riceve gli spermi di più maschi che poi accumula nella spermateca. Gli insetti depongono grandi quantità di uova. Il sito di deposizione non è casuale; generalmente è sempre ricco di cibo per le larve.

METAMORFOSI

Con lo sviluppo postembrionale l’insetto si accresce sino a raggiungere lo stadio di adulto. Questo sviluppo avviene in maniera discontinua, interrotto periodicamente da mute che si susseguono secondo un programma ben definito in ciascun ordine. La trasformazione che gli insetti subiscono nel corso delle mute è chiamata metamorfosi.

I principali tipi di metamorfosi sono:

-ametabolia o sviluppo diretto

-olometabolia o metamorfosi completa

-emimetabolia o metamorfosi graduale

Lo sviluppo diretto è tipico degli insetti atteri. Gli stadi giovanili sono simili agli adulti dai quali si differenziano solo per le dimensioni.

Gli stadi sono: uovo-giovane-adulto.

Nella metamorfosi completa (olometabolia), l’uovo dà origine ad una larva che, dopo un certo numero di stadi nei quali si accresce (le ali si sviluppano internamente), forma un bozzolo intorno a sé e diviene pupa o crisalide, uno stato quiescente in cui molti insetti trascorrono l’inverno. La muta finale darà origine ad un adulto completamente sviluppato.

Gli stadi sono: uovo-larva (parecchi stadi)-pupa-adulto

Nella metamorfosi graduale o emimetabolia, gli stadi giovanili sono chiamati ninfe; le loro ali si sviluppano esternamente ed aumentano di dimensioni man mano che l’animale cresce con successive mute e diventa adulto alato.

Gli stadi sono: uovo-ninfa (parecchi stadi)-adulto