Zoologia Prof. Felicita Scapini-

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1 Zoologia Prof. Felicita Scapini- 5-7 Novembre 2007

2 Bauplan: piano organizzativo fondamentale, o piano strutturale Il passaggio da protozoi a metazoi implica l esistenza di un piano di costruzione degli individui. Lo schema fondamentale di organizzazione corporea comprende l asse di simmetria, la presenza, la localizzazione e la derivazione embrionale delle parti del corpo

3 Piani strutturali Si tratta di modelli base che nel corso dell evoluzione si sono variamente modificati per permettere l adattamento degli animali a una grande diversità di ambienti Grigio: ectoderma Rosso: mesoderma Giallo: endoderma

4 Bauplan e simmetria Con il termine simmetria si intende il ripetersi, in modo speculare, di un piano in un altro piano lungo una ideale linea di divisione sempre che l animale abbia una forma definita [simmetria biradiale] la presenza di determinati elementi, solitamente tentacoli, rende impossibile una perfetta specularità radiale Simmetria come elemento discriminante: due grossi gruppi di metazoi, RADIATA e BILATERIA. Organizzazione del corpo come criterio per stabilire le relazioni sistematiche. Attualmente poco usato

5 NEMATODI VERMI CILINDRICI DUE CLASSI: Phasmidia Aphasmidia a seconda della presenza/assenza di fasmidi per il resto, molto difficile classificare altre categorie sopra il livello di specie in base a caratteristiche strutturali

6 Phylum molto ampio (circa specie) Si trovano negli ambienti più diversi: in acqua e nei liquidi organici degli ospiti (animali e vegetali) tutto questo con lo stesso bauplan simmetria bilaterale corpo cilindrico a sezione circolare (vermi cilindrici)

7 Ma anche in sorgenti termali, ghiacciai,

8 PSEUDOCELOMATI Lo pseudoceloma si sviluppa dal blastocele Non è completamente tappezzato da mesoderma (non ha peritoneo) Perciò organi e tessuti sono a contatto diretto con la cavità celomatica I VANTAGGI DEL CELOMA (e anche dello pseudoceloma) Sostegno idrostatico Isolamento, incluso quello termico Movimento attraverso la regolazione di diametro e lunghezza (peristalsi) Movimento dell apparato digerente indipendente da quello dell individuo Spazio per lo sviluppo di organi Funzioni di circolazione, osmoregolazione, escrezione Amebociti. Distribuzione di sostanze e fagocitosi di agenti esterni/infettivi

9 Formazione del celoma a) schizocelia b) enterocelia

10 Riassunto

11 EUTELIA Il numero di cellule somatiche nell adulto è uguale a quello esistente nell embrione al momento in cui cessa la mitosi (cioè quando è stato completato il corredo cellulare somatico) L accrescimento dell individuo avviene quindi per accrescimento dimensionale delle cellule Gli individui di una stessa specie avranno lo stesso numero di cellule, e ogni specie avrà probabilmente un numero caratteristico di cellule I nematodi tendono all eutelia

12 Nematodi filogenesi -? Scarsa affinità con gli altri pseudocelomati (Nematomorfi, Rotiferi, Gastrotrichi, ) Probabilmente origine in acqua dolce e vita inizialmente libera, per poi colonizzare tutti gli altri ambienti, ma sempre vincolati all acqua. Parassitismo raggiunto in seguito, senza troppe modifiche strutturali

13 Nematodi struttura del corpo - corpo cilindrico, simmetria bilaterale cuticola acellulare flessibile (la parte più esterna, chiamata cortex, ha anelli superficiali, ma non si tratta di metameria). Composta da collagene e da uno strato fibroso, contiene canali per la connessione con l esterno. Le fibre sono disposte a parallelogramma in modo da scorrere l una sull altra senza variare la lunghezza strato intermedio della cuticola con enzimi e probabilmente attività di biosintesi muscoli della parete corporea solo longitudinali scheletro idrostatico: pseudoceloma => la struttura degli strati della cuticola, dei muscoli e dello scheletro idrostatico permette esclusivamente movimenti semplici: non adatti ad esempio ad acque turbolente assenza di ciglia o flagelli mobili (a parte gli organi di senso)

14 Nematodi struttura del corpo - epidermide che si prolunga con 4 cordoni fino allo pseudoceloma. Ogni cordone contiene nervi (longitudinali) e canali escretori (laterali) sono le fibre muscolari a dirigersi verso i cordoni nervosi, non viceversa canale digerente completo solo faringe e ano dotati di muscoli (l intestino, composto da un unico strato cellulare, ha solo valvole per impedire il riflusso, e lo scorrimento del materiale ingerito avviene per pressione)

15 Nematodi strutture specializzate per il parassitismo cefalizzazione labbra mascelle stiletti ecc. gli stiletti sono in genere caratteristici di quei nematodi che parassitano le piante

16 Nematodi struttura del corpo - sistema escretore costituito da un sistema di canali/cellule ghiandolari e pori escretori che si aprono sulla cuticola cellule a renetta: escrezione tra le possibili funzioni. I nematodi sono privi di protonefridi il movimento del corpo favorisce la circolazione del liquido nello pseudoceloma e facilita gli scambi (circolazione e scambi gassosi) apparato riproduttore, sia maschile che femminile, costituito da lunghi tubi aggomitolati canali riproduttori maschile e femminile con aperture differenti: vicino all estremità posteriore quello maschile, circa a metà del corpo quello femminile

17 Nematodi sistema nervoso- ricezione anfidi all estremità anteriore, con funzione chemiosensoriale altri organi di senso derivati da ciglia (ciglia modificate si trovano negli ispessimenti cuticolari e nei fasmidi) setole inserite nella cuticola ocelli (nel caso di vita libera) integrazione e trasmissione il cordone nervoso dorsale contiene solo fibre motrici gli altri tre cordoni anche fibre sensoriali, e hanno gangli i quattro cordoni nervosi partono da un anello intorno all esofago, decorrono lungo l animale e si uniscono con gangli alla fine dell animale

18 PAUSA: Marcello Buiatti, Lo stato vivente della materia le frontiere della nuova biologia- UTET 2000 Stephen J. Gould, Il pollice del panda riflessioni sulla storia naturale Quando i cavalli avevano le dita misteri e stranezze della natura (editori vari) Alessandro Boffa, Sei una bestia Viskovitz, 1998, Garzanti Borgo Pinti 47, giovedi sera dopo le Mail Lucia Fanini: sandhopper@dbag.unifi.it

19 Nematodi riproduzione e cicli biologici - Sessi generalmente separati testicolo condotti deferenti vescicole seminali cloaca 2 ovari ovidotti uteri vagina Non c è stadio larvale, ma 4 stadi giovanili che diventano adulti in seguito a 3 mute spermi ameboidi Le mute avvengono in risposta a neurosecrezioni gangliari e probabilmente delle cellule a renetta

20 Nematodi riproduzione e cicli biologici - Uova e cisti nel caso in cui a) l ambiente possa essere non ottimale al momento della deposizione b) sia necessario spostarsi alla ricerca dell ospite, o di una parte dell ospite, adatta Esempio: Ascaris adulto si trova nell intestino -> le uova escono con le feci e la trasmissione del parassita è fecale-orale -> le uova si schiudono nell intestino dell ospite, ma gli stadi giovanili passano nell apparato circolatorio -> arrivano ai polmoni e da lì si spostano nella gola -> quando vengono deglutiti tornano all intestino e il ciclo ricomincia

21 Nematodi relazioni ambientali - Ampio range ambientale, limitati solo dall esposizione all essiccamento Vie metaboliche anaerobie e aerobie, a seconda della condizione Spesso solo una fase del ciclo prevede parassitismo, per il resto scavengers, carnivori e prede di artropodi e funghi Nei terreni, vivono nello strato superiore, quello con maggiore accumulo di detrito Criptobiosi

22 Nematodi criptobiosi - Permette la sopravvivenza per anni/secoli: Metabolismo estremamente basso disidratazione riduzione estrema di peso e dimensioni La disidratazione deve avvenire lentamente: scelta di ambiente idoneo (superfici irregolari), raggruppamento di individui e posture che permettano di ridurre la superficie esposta Durante il processo, sintesi di glicerolo e trealosio protezione dall ossidazione disaccaride (glucosio-glucosio) inerte: separa le proteine per non danneggiarne la struttura e impedisce la fusione delle membrane essiccate

23 Nematodi comportamento - Risposta a stimoli tattili e chimici Comunicazione mediante feromoni: -localizzazione del partner (la femmina attrae il maschio) -arresto della crescita di una popolazione (evitamento delle condizioni di sovraffollamento) [in Caenorabditis elegans]: gli stadi giovanili si fermano Spesso il comportamento è in relazione al parassitismo: -migrazioni verticali nel terreno a seconda di temperatura e umidità -migrazioni cicliche per favorire la prosecuzione del ciclo biologico (es. Wuchereria, spostamento nei capillari del corpo dell ospite )

24 Nematodi Caenorabditis elegans - Caenorhabditis elegans is a small, free-living soil nematode (roundworm) that lives in many parts of the world and survives by feeding on microbes, primarily bacteria. It is an important model system for biological research in many fields ( Among its many advantages for study are its short life cycle, compact genome, stereotypical development, ease of propagation and small size. The adult bodyplan is anatomically simple with about 1000 somatic cells. It reproduces with a life cycle of about 3 days under optimal conditions. The animal can be maintained in the laboratory where it is grown on agar plates or liquid cultures with E. coli as the food source. It can be examined at the cellular level in living preparations by differential interference contrast (DIC) microscopy, since it is transparent throughout its life cycle. The anatomical description of the whole animal has been completed at the electron microscopy level and its complete cell lineage, which is invariant between animals, has been established

25 Nematodi Caenorabditis elegans -

26 Nematodi classe Phasmidia - sia liberi che parassiti di animali e piante lieve dimorfismo sessuale (femmine poco più grandi dei maschi) presenza di fasmidi alcuni rappresentanti parassiti intestinali Enterobius vermicularis (ossiuro) e Ascaris, che si nutrono del contenuto intestinale dell ospite anchilostomi (Ancylostoma duodenale), dotati di lamina per incidere i capillari dell intestino dell ospite e filtrarne il sangue trattenendone il ferro Filarie (Wuchereria e Brugia), parassiti dei dotti linfatici Caenorabditis elegans (non parassita, predatore di batteri)

27 Nematodi classe Phasmidia - patologie la periodicità dell attività delle zanzare corrisponde a quella delle filarie

28 altre rappresentazioni dei cicli del parassita Wuchereria bancrofti

29 Nematodi classe Aphasmidia - la maggior parte conduce vita libera (ambienti dulciacquicoli e marini) alcuni parassiti assenza di fasmidi esempio Trichinella spiralis parassita di mammiferi carnivori. Vermi adulti nell intestino, ma gli stadi giovanili vengono liberati nel sangue, e da lì raggiungono i tessuti. Si incistano nei muscoli scheletrici, causando degenerazione muscolare. l ospite successivo si infetta ingerendo le cisti

30 Nematodi classe Aphasmidia - Trichinella spiralis

31 Impatti sulla società umana Parassiti umani Individui adulti nel tratto intestinale, e trasmissione fecale-orale. In luoghi in cui è assente la sanificazione delle acque, la diffusione di parassiti è ancora più frequente (es. in Camerun, il 65.5% dei bambini in età scolare è infettato da Ascaris); Parassiti del sangue e del sistema linfatico, con insetti ematofagi come vettori (la filariosi colpisce circa 250 milioni di persone, nelle zone tropicali in cui è endemica) Parassiti animali es. Trichinosi: le cisti di Trichinia si trovano nei muscoli di maiale, e se la carne non abbastanza cotta viene ingerita, il parassita si incista nei muscoli umani, inducendo le cellule muscolari a diventare cellule nutrici Parassiti vegetali causano danni ai raccolti o, nel caso di convivenza del parassita con la pianta, una diminuzione della produzione

32 Impatti sulla società umana Prevenzione attraverso il miglioramento delle condizioni generali dei potenziali ospiti: una maggiore disponibilità di proteine ed energia porta ad un miglioramento della risposta immunitaria nel caso di attacco del parassita attraverso il trattamento delle acque attraverso l educazione a norme sanitarie di base nel caso di parassiti vegetali: attraverso la rotazione delle colture

33 Impatti sulla società umana

34 This nematode has been paralysed by the nematotoxin ostreatin produced by secretory appendages on the hyphae of Pleurotus ostreatus (Oyster Mushroom). The directional hyphae from the fungus have located the nematode and grown into the mouth to colonise and digest the body. The hyphae of Pleurotus ostreatus grow sparsely on water agar. In the presence of nematodes the hyphae produce abundant secretory appendages that produce droplets of a potent nematotoxin that paralyses the nematodes. These droplets appear as little dark spheres and when a nematodes barges through a field of droplets it is paralysed within minutes