Architettura degli animali

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1 Architettura degli animali Il compito degli animali è quello di sopravvivere finché non si riproducono e il compito degli zoologi è quello di cercare di capire come lo fanno. Barrington E.J.W.

2 Il concetto di BAUPLAN Schema strutturale generale dei phyla animali Permette di evidenziare il significato adattativo dello schema strutturale di un animale ed i vincoli evolutivi che operano su di esso. Es. simmetria raggiata è una soluzione evolutiva ottimale per animali sessili. Allo stesso tempo, essa è un vincolo che limita l evoluzione di sistemi locomotori.

3 Cosa definisce un BAUPLAN Nella sua accezione più generale, lo schema strutturale dei diversi phyla animali può essere descritto sulla base di tre caratteristiche: 1)Simmetria corporea; 2)Livello di organizzazione cellulare; 3)Foglietti germinativi e Cavità del corpo.

4 Simmetria degli schemi corporei disposizione delle strutture rispetto ad un asse del corpo Sferica (tutti i piani che passano dal centro dividono il corpo in due parti identiche) Raggiata (forma generica di un cilindro con un asse principale attorno al quale sono disposte le parti del corpo) Bilaterale (un solo piano di simmetria che passa lungo l asse antero-posteriore del corpo e che divide il corpo in una porzione destra e una sinistra).

5 Simmetria sferica Assenza di polarità Differenziazione centro-periferia No specializzazione Dove? Pochi protozoi planctonici

6 Simmetria raggiata Asse oro-aborale identifica un sopra e un sotto; Non esiste un davanti e un didietro; Tipico di animali sessili o planctonici alla deriva. Si distingue: 1. simmetria raggiata perfetta, 2.Simmetria pentaraggiata, 3.Simmetria biraggiata.

7 Simmetria BILATERALE Asse antero-posteriore Solo un piano di simmetria Presente in animali con movimento controllato Associata a fenomeno di cefalizzazione.

8 Simmetria BILATERALE Piano mediano sagittale Piano trasversale Piano frontale

9 Livello di organizzazione cellulare 1) Livello protoplasmico: Organismi unicellulari (PROTOZOI) 2) Livello cellulare: Organismi pluricellulari privi di veri e propri tessuti (PARAZOI, MESOZOI) 3) Livello cellulare-tissutale (EUMETAZOI DIBLASTICI) 4) Livello di tessuti e organi (EUMETAZOI TRIBLASTICI PSEUDOCELOMATI) 5) Livello di sistemi di organi: (EUMETAZOI TRIBLASTICI CELOMATI)

10 Organizzazione Unicellulare: PROTOZOI Sviluppo di organuli e strutture specializzate ad assolvere tutte le funzioni vitali: 1)Vacuolo contrattile osmoregolazione 2)Citostoma alimentazione 3)Cilia locomozione

11 Organizzazione pluricellulare: MESOZOI Le cellule formano aggregazioni, mostrano divisione dei compiti e specializzazione. Esempi: a) Protozoi coloniali: gruppi di cellule alcune con funzione somatica, altre riproduttiva. b) Spugne (Poriferi).

12 Livello di cellule e tessuti Le cellule si differenziano a seconda delle funzioni da esse svolte e formano tessuti (insiemi di cellule morfologicamente simili organizzate in maniera tale da espletare una funzione specifica). Esempio: Rete nervosa degli cnidari.

13 Livello di tessuti e organi Gli organi sono strutture composte da più di un tipo di tessuto e sono specializzati a svolgere una particolare funzione. Platelminti posseggono primitivi ocelli, veri e propri organi, deputati alla ricezione degli stimoli visivi.

14 Livello di sistemi di organi Gli organi operano insieme per svolgere funzioni specifiche. E la condizione più complessa ed evoluta. Daphnia magna (pulce d acqua)

15 Il successo evolutivo degli EUMETAZOI Quali pressioni selettive hanno favorito la pluricellularità? 1. Il vantaggio di possedere una grossa taglia corporea ed il dilemma del rapporto tra superficie e volume; 2. Il vantaggio di una struttura complessa. L organismo diventa un sistema complesso, con diverse sottocomponenti ciascuna specializzata ad assolvere compiti diversi.

16 Taglia corporea e rapporto superficie-volume: vantaggi La taglia grossa ha diversi vantaggi: Permette di mantenere più facilmente gli equilibri omeostatici tamponando meglio I cambiamenti dell ambiente; Maggiore protezione contro predazione Energia metabolica è utilizzata con maggiore efficienza.

17 Taglia corporea e rapporto superficie-volume: svantaggi Vincoli fisici ed ecologici nell evoluzione di grosse taglie corporee: Superficie utilizzabile per respirazione e nutrizione può non essere sufficiente L aumento in massa corporea richiede strutture resistenti in grado di tollerarne il peso

18 Taglia corporea e rapporto superficie-volume: risoluzione I Metazoi superano il problema del rapporto tra superficie e volume in due modi: 1) Modificando la forma del corpo (corpo vermiforme dei Nemertini, piatto e largo dei Platelminti) 2) Sviluppando sistemi interni di trasporto di nutrienti, gas e prodotti di scarto.

19 Foglietti germinativi e Embriogenesi La maggiore complessità nei livelli di organizzazione cellulare ha richiesto l evoluzione di un programma di sviluppo, che dallo zigote conducesse, attraverso i diversi stadi embrionali, all individuo maturo. I tessuti dei metazoi si sviluppano durante le fasi iniziali dell embriogenesi. I precursori dei tessuti sono detti foglietti germinativi. Essi creano l impalcatura sulla quale il corpo del metazoo è costruito. Sulla base del numero di foglietti germinativi distinguiamo: 1) ANIMALI DIBLASTICI 2) ANIMALI TRIBLASTICI

20 EUMETAZOI DIBLASTICI Cnidari e Ctenofori L embrione presenta due strati, uno esterno detto ectoderma ed uno interno detto entoderma. Le cellule ectodermiche si specializzano nella protezione del corpo, nel fornire movimento, nel raccogliere informazioni. Le cellule entodermiche si specializzano nell acquisizione dell alimento. Sono animali diblastici quelli a simmetria raggiata primaria (cnidari e ctenofori).

21 EUMETAZOI TRIBLASTICI Oltre a ento- ed ectoderma si sviluppa un foglietto intermedio, il mesoderma. Esso deriva dalle cellule embrionali inizialmente associate all entoderma. L evoluzione del mesoderma ha ampliato il potenziale evolutivo della complessità degli animali. In quanto ha messo a disposizione un ulteriore pezzo su cui la selezione naturale, da brava bricoleur, ha potuto operare.

22 Sviluppo dei Metazoi triblastici

23 Sviluppo dei Metazoi triblastici e cavità celomatica

24 Strutture corporee di animali triblastici

25 Una visione d insieme

26 Organismi coloniali Colonia: associazioni in cui gli individui costituenti non sono completamente separati l uno dall altro, ma sono organicamente collegati o per mezzo di estensioni viventi del loro corpo o per mezzo di materiale da essi stessi prodotto. Quando? a) quando il Bauplan non consente sviluppo di grosse dimensioni corporee (es. animali diblastici); b) quando c è riproduzione asessuale

27 Super-organismi coloniali CNIDARI coloniali. Figure 13.14

28 Colonie di CNIDARI IDROZOI Si formano per riproduzione asessuale (gemmazione); I singoli individui polipoidi (ZOIDI) si specializzano a svolgere particolari funzioni (gastrozoidi funzione alimentare; dattilozoidi funzione difensiva; gonozoide funzione riproduttiva). In alcune specie natanti (sifonofori), la colonia contiene anche forme medusoidi, che formano campane natatorie con funzione galleggiante. La riproduzione sessuale è compito di forme libere medusoidi che si staccano dalla colonia.

29 Concetti generali: da portare a casa: Relazione biunivoca che esiste tra struttura e funzione degli animali; Metafora della Selezione naturale: progetto verso bricolage; Evoluzione e complessità degli animali. Nozioni specifiche: Bauplan dei principali phyla animali; Simmetria e livello di organizzazione cellulare; foglietti embrionali e precoci stadi di sviluppo dei principali phyla animali.

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