animali

regno degli animali
Gli animali sono organismi eucariotici,
pluricellulari ed eterotrofi che assumono cibo per
ingestione; le loro cellule non hanno parete e
sono interconnesse da giunzioni caratteristiche.
L’organizzazione degli animali
Gli animali possiedono diversi tipi di
cellule, tutte cellule clone con gli stessi
cromosomi, ma con una
specializzazione funzionale, ovvero
forme e funzioni differenti.
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L’elevata specializzazione cellulare impone una precisa
gerarchia cellulare:
tessuto – organo – apparato – organismo
Il livello di
organizzazione
gerarchica è diverso in
diversi taxa animali a
seconda della storia
evolutiva.
A Livello di cellula
Cellula muscolare
B Livello di tessuto
Tessuto muscolare
C Livello di organo
Cuore
D Livello di apparato
Apparato cardiovascolare
E Livello di organismo
Il risultato dell’interazione
di molti sistemi
Il regno degli animali
probabilmente ha avuto origine da
protisti coloniali dotati di flagelli
Probabilmente gli animali si sono
evoluti da protisti coloniali
(coanoflagellati), le cui cellule
gradualmente si sono specializzate e
stratificate.
Cellule somatiche
Cavità digerente
Cellule
riproduttive
Colonia iniziale
di protisti; un aggregato
di cellule identiche
Sfera cava
(sezione)
Inizio della
specializzazione
cellulare (sezione)
Introflessione
(sezione)
Protoanimale simile
a una sezione gastrula
(sezione)
Lo stadio embrionale
La specializzazione dei tessuti è programmata
durante lo stadio embrionale, fase in cui si
formano tre strati di cellule differenziate, i foglietti
embrionali.
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Legenda
Gli animali hanno
cellule diploidi
eccetto che per gli
ovuli e gli
spermatozoi, che
sono aploidi. Lo
zigote spesso si
sviluppa in una
blastula cava che si
introflette a formare
una gastrula.
Spermatozoo
Aploide (n)
1
Diploide (2n)
Uovo
Zigote
(uovo fecondato)
Meiosi
Stadio a otto cellule
Adulto
Metamorfosi
Blastula
(sezione trasversale)
Tubo digerente
Ectoderma
Larva
Endoderma
Introflessione
Stadio precoce di gastrula
(sezione trasversale)
Futuro mesoderma
Stadio
avanzato di gastrula
(sezione trasversale)
I piani strutturali
La maggior parte degli
animali è caratterizzata da
una simmetria corporea.
1) Simmetria radiale:
tipica degli animali le cui
parti del corpo sono
disposte intorno a un asse
principale.
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2) Simmetria bilaterale:
caratteristica degli animali
che si spostano in una sola
direzione ed è correlata
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alla cefalizzazione.
Il corpo degli animali
Molti animali posseggono una
cavità corporea che protegge gli
organi e funge da scheletro
idrostatico.
Il corpo di gran parte degli animali
è suddiviso in segmenti
specializzati. Tale segmentazione
è chiamata metamerìa.
Le appendici hanno
principalmente funzioni motorie.
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classificazione degli animali
Non si conosce con precisione il numero di specie
animali oggi presenti sul pianeta, circa
1.800.000 sono quelle attualmente classificate in
circa 35 phyla diversi.
Il phylum più numeroso è quello
degli Artropodi che conta circa un 1.500.000
specie note, di cui 900 000 appartenenti
alla classe degli Insetti.
Il phylum dei Cordati comprende diverse classi di
vertebrati, e tra questi si classificano circa
31.000 specie di pesci, 4.100 anfibi, 7.500 rettili,
8.700 uccelli, 4.500 mammiferi.
I principali phyla degli invertebrati
poriferi
Il phylum dei poriferi comprende le spugne, che sono tra gli
animali più semplici. Il loro corpo relativamente semplice non
presenta tessuti, è dotato di pori, è privo di simmetria ed è
composto da due strati di cellule.
Lo strato interno è formato da coanociti, cellule flagellate
deputate alla filtrazione delle particelle di cibo in sospensione
nell’acqua che passa attraverso i pori delle spugne. I coanociti
aiutano a convogliare l’acqua nella cavità centrale.
Pori
Coanocita
Amebociti
Fibre
scheletriche
Cavità centrale
Coanocita a contatto con un amebocita
Flusso d’acqua
Flagelli
cnidari
Gli cnidari possono avere due tipi di organizzazione
corporea a simmetria radiale:
– la forma polipoide (o polipo), caratteristica di idre e coralli;
– la forma medusoide (o medusa).
Gli cnidociti presenti sui tentacoli degli cnidari
pungono le prede, mentre i tentacoli, controllati dai
nervi, convogliano il cibo dalla bocca in una cavità
gastrovascolare, dove viene digerito e distribuito al
resto del corpo.
Filamento
avvolto
a spirale
Tentacolo
di Hydra
«Cnidocilio»
Filamento
estroflesso
Preda
Cnidocita
Capsula
La maggior parte degli animali ha simmetria
bilaterale, cioè le due metà laterali sono speculari
tra di loro. Un animale di questo tipo presenta
un’estremità anteriore dotata di strutture sensoriali
e si sposta in senso cefalico.
Alto
Superficie dorsale
Estremità
anteriore
Estremità
posteriore
Superficie ventrale
Basso
platelminti
I vermi piatti, o platelminti, sono i più semplici
animali a simmetria bilaterale
– I vermi piatti, del phylum platelminti, sono i più
semplici animali a simmetria bilaterale.
– Il corpo di questi animali è estremamente
semplificato.
– La cavità gastrovascolare è l’unico spazio
presente all’interno del corpo.
• Una planaria ha un semplice sistema nervoso
costituito da un cervello, organi di senso,
cordoni nervosi e nervi ramificati, e una cavità
gastrovascolare molto ramificata con un’unica
apertura, la bocca, posta sulla superficie del
Cavità gastrovascolare
Cordoni nervosi
corpo.
Bocca
Macchie oculari
Aggregati di tessuto nervoso
Ciclo vitale di Schistosoma,
un trematode parassita
• I trematodi (fasciole e schistosoma) e i
cestodi (tenie) sono vermi piatti
parassiti, con complessi cicli vitali.
Strutture riproduttive
Colorizzata SEM 80
Uncini
Testa
Ventosa
La maggior parte degli
animali possiede una cavità
corporea, cioè uno spazio
ripieno di liquido tra il tubo
digerente e la parete
corporea. Si tratta di uno
pseudoceloma oppure di un
vero e proprio celoma.
Rivestimento
esterno
Regione non cava
riempita di tessuto
Tubo digerente
Rivestimento esterno
Strato muscolare
La presenza di una cavità
corporea dà forma al corpo, lo
rende più flessibile e
contribuisce al movimento,
funzionando da scheletro
idrostatico, inoltre protegge gli
organi interni e può rendere
più efficiente la circolazione.
Tubo digerente
Pseudoceloma
Celoma
Rivestimento
esterno
Strato di tessuto
Tubo digerente
nematodi
I vermi cilindrici, o nematodi, hanno lo
pseudoceloma e un tubo digerente completo
– I vermi cilindrici, del phylum nematodi, hanno
lo pseudoceloma, una cavità corporea non
completamente circondata dal mesoderma e
sono rivestiti da una cuticola.
– Come la maggior parte degli animali, i nematodi
hanno un tubo digerente completo, cioè con
un’apertura boccale e una anale.
• Molti nematodi conducono vita libera, mentre
altri sono parassiti di piante e animali.
Tessuto muscolare
LM 350
Bocca
Colorizzata SEM 400
Stadio giovanile di Trichinella
molluschi
I molluschi hanno una grande varietà di forme,
ma tutte derivate dallo stesso piano strutturale
– I molluschi sono un phylum ampio e
diversificato.
– Tutti sono dotati di un piede muscolare e di un
mantello che può secernere una conchiglia e
che contiene la massa viscerale.
– Hanno un vero celoma e un sistema circolatorio.
Molti molluschi sono forniti di un apparato
raschiante per l’alimentazione, la radula, che viene
utilizzato per raccogliere il cibo.
Sacco dei visceri
Celoma
Cuore
Rene
Organi riproduttori
Tubo digerente
Mantello
Conchiglia
Tubo digerente
Cavità del
mantello
Radula
Ano
Radula
Bocca
Branchia
Bocca
Piede
Cordoni nervosi
•I gasteropodi sono molluschi a conchiglia
spiralata
•Con oltre 40.000 specie (tra cui chiocciole e
lumache), i gasteropodi costituiscono il gruppo di
molluschi più numeroso.
•I bivalvi possiedono una doppia conchiglia con
cerniera
•I bivalvi comprendono molte specie di vongole,
ostriche, mitili e pettini.
•I cefalopodi sono predatori attivi
•I cefalopodi sono animali agili e veloci; ne fanno
parte polpi, seppie e calamari.
La metameria è una caratteristica della maggior
parte degli animali
– Molti animali presentano segmentazione, o
metameria, cioè la suddivisione di parte del
corpo in una serie di segmenti ripetuti.
– La segmentazione è particolarmente evidente in
un animale come il lombrico.
Il corpo flessibile e segmentato del lombrico è
adatto per strisciare su superfici umide e per
scavare gallerie nel terreno.
Ano
Muscolatura Epidermide
trasversale
Setto che
separa i segmenti
Muscolatura
longitudinale
Organo
secernente
muco
Setto che separa i
segmenti
Vaso dorsale
Tubo
digerente
Organo escretore
Setole
Vaso
Celoma
dorsale
Setole
Tubo
digerente
Organo
escretore
Cervello
Setto
Cordone
nervoso
Vaso ventrale
Vasi sanguigni
Bocca
Cordone nervoso
Cuori accessori
anellidi
I vermi segmentati, o anellidi, comprendono
forme libere e forme sedentarie
•Gli oligocheti sono anellidi con poche setole
– Gli anellidi, appartenenti al phylum Annellida,
comprendono i lombrichi e altri vermi segmentati.
– Hanno corpi metamerici e comprendono tre
gruppi principali:gli oligocheti (come i lombrichi,
che ingeriscono e filtrano il terreno); i policheti e
gli irudinei.
Lombricus terrestris
•I policheti hanno molte setole
– I policheti formano il gruppo più numeroso di anellidi: la
maggior parte è marina ma alcune specie dimorano negli
estuari e nelle acque dolci.
– Comprendono forme sedentarie sospensivore sui fondali
marini e forme erranti predatrici attive.
– Molte specie marine vivono all’interno di tubi da cui
fuoriescono appendici sfrangiate che intrappolano le
particelle di cibo in sospensione.
•Gli irudinei sono privi di setole
– Gli irudinei, più noti con il nome di sanguisughe,
rappresentano il terzo grande gruppo di anellidi.
– Anche se questi animali sono noti per la loro
capacità di succhiare il sangue, molte specie
sono carnivore e conducono un’esistenza libera.
artropodi
Il phylum degli artropodi, animali dagli arti
articolati, è il più ampio e diffuso di tutto il regno
animale
Cefalotorace
Antenne
(per la
recezione
sensoriale)
Addome
Torace
Capo
Appendici
specializzate
(per nuotare)
Arti (per camminare)
Chele (per la difesa)
Apparato boccale (per mangiare)
Il phylum degli artropodi comprende animali
metamerici dotati di esoscheletro e appendici
articolate.
Gli artropodi comprendono cinque importanti
gruppi:
–
–
–
–
–
i limuli;
gli aracnidi;
i crostacei;
i diplopodi;
I chilopodi.
•I limuli sono animali molto antichi
•I limuli esistono da centinaia di milioni di anni;
sono animali acquatici comuni lungo le coste
atlantiche nordamericane.
•Gli aracnidi sono quasi tutti terrestri
•Gli aracnidi (scorpioni, ragni e acari) sono per lo
più terrestri e carnivori.
Una vedova nera
(larga circa 1 cm)
Uno scorpione (lungo circa 8 cm)
Un acaro della polvere
•I crostacei sono quasi tutti acquatici
•Al gruppo dei crostacei appartengono astici,
aragoste, gamberi e granchi.
•I diplopodi (millepiedi) e i chilopodi (centopiedi)
– I diplopodi (millepiedi) hanno due paia di arti per
ogni segmento corporeo.
– I chilopodi (centopiedi) hanno un solo paio di
arti per segmento.
•Gli insetti comprendono più specie di tutti gli altri
animali messi insieme
– Gli insetti sono gli artropodi più numerosi e diffusi.
– Il loro corpo è suddiviso in capo, torace e addome.
– Hanno tre paia di zampe e sono per la maggior
parte dotati di ali.
– Il loro sviluppo prevede una metamorfosi che può
essere incompleta (come nelle cavallette) oppure
completa (come nelle farfalle).
• Gli ortotteri
• L’ordine Orthoptera comprende cavallette, grilli,
cicale, locuste, insetti stecco e mantidi religiose.
Capo
Antenna
Torace
Addome
Ala anteriore
Occhio
Apparato boccale
Ala posteriore
•Gli odonati
•L’ordine Odonata include circa 5000 specie di
libellule.
•Gli emitteri
•L’ordine Hemiptera (circa 55 000 specie)
comprende le cimici degli animali, le cimici delle
piante, le cimici domestiche e le idrometre.
•I coleotteri
•L’ordine Coleoptera è il più numeroso del regno
animale e comprende specie molto note come gli
scarabei, i cervi volanti, i maggiolini e le coccinelle.
•I lepidotteri
•All’ordine Lepidoptera appartengono le falene e le
farfalle (circa 140 000 specie).
•I ditteri
•I moscerini delle frutta, le mosche, i pappataci e le
zanzare appartengono all’ordine Diptera, costituito
da circa 120.000 specie.
Bilancieri
•Gli imenotteri
•L’ordine Hymenoptera (circa 110 000 specie)
comprende le formiche, le api e le vespe.
echinodermi
Gli echinodermi hanno epidermide spinosa,
endoscheletro e un sistema acquifero per la
locomozione
Gli echinodermi comprendono i ricci di mare e le
stelle marine, animali a simmetria radiale, con
pelle spinosa e dotati di endoscheletro.
Pedicello
ambulacrale
Pedicello ambulacrale
Spina
• Esclusivo degli echinodermi è il loro peculiare
sistema acquifero, con pedicelli ambulacrali
muniti di ventose, che svolge funzioni
respiratorie e locomotorie.
Ano
Spine
Stomaco
Pedicelli ambulacrali
Canali
Il phylum dei cordati
I cordati sono animali caratterizzati
dalla presenza di:
• notocorda (struttura dorsale di
sostegno);
• cordone nervoso dorsale;
• coda;
• fessure branchiali.
I cordati comprendono tre gruppi:
 urocordati (300 specie)
 cefalocordati (30 specie)
 vertebrati (50.000 specie)
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Cordati
Mammiferi
Rettili, uccelli
Anfibi
Pesci a pinne lobate
Pesci a pinne raggiate
Squali, razze
Lamrprede
Missine
Anfiossi
Tunicati
Albero
filogenetico
dei cordati
correlato
ai caratteri
chiave
derivati.
Craniati
Vertebrati
Vertebrati con mascelle
Tetrapodi
Amnioti
Uovo amniotico
Arti
Pinne lobate
Polmoni o loro derivati
Mascelle
Colonna vertebrale
Capo
Cervello
Cordato ancestrale
Allattamento
• Gli urocordati comprendono i tunicati (ascidie),
dal corpo sacciforme, i cefalocordati gli anfiossi.
Sono invertebrati marini che si nutrono delle
particelle in sospensione nell’acqua.
Sifone per l’uscita
dell’acqua
Coda
Cordone nervoso
Capo
Fessure
branchiali
Bocca
Notocorda
Bocca
Muscoli segmentati
Faringe
Cordone nervoso
Fessure branchiali
Notocorda
Tubo digerente
Apertura per l’uscita dell’acqua
Coda
Forma adulta
Forma larvale
Muscoli segmentati
Ano
Branchiostoma lanceolatum, anfiosso
ascidie
vertebrati
La maggior parte dei cordati è costituita da animali
vertebrati, caratterizzati da endoscheletro osseo
che comprende un cranio e una colonna
vertebrale composta da vertebre.
I vertebrati si dividono in:
Agnati (privi di mascelle, scheletro cartilagineo)
Gnatostomi (possiedono cranio osseo e mascelle)
Le lamprede sono agnati
posseggono una bocca circolare
con dentelli e ventose.
Degli agnati fanno parte anche gli antenati dei
pesci moderni, gli ostracodermi, oggi estinti,
che erano coperti da un'armatura di piastre
ossee.
Si ritiene che le mascelle dei vertebrati si siano
evolute da modificazioni dei supporti scheletrici
delle fessure branchiali di un ipotetico
predecessore che utilizzava le branchie come
filtri, per trattenere le particelle alimentari
sospese nell’acqua.
Elementi
Cranio
Fessure scheletrici
branchiali (archi branchiali)
Bocca
Vertebrati acquatici: i pesci
I pesci sono vertebrati acquatici dotati di mascelle
articolate, branchie, pinne (pelviche e pettorali,
dorsale e caudale), e del sistema della linea laterale,
una struttura sensoriale pressocettiva.
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La varietà dei pesci
I pesci, i primi vertebrati dotati di mascelle, si sono evoluti
nell’arco di oltre 400 milioni di anni, diversificandosi in un
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grande numero di specie (circa 31.000).
evoluzione dei pesci
classificazione dei pesci
• Condroitti Pesci con scheletro cartilaginei
(squali e razze), pelle flessibile talvolta con
dentelli. La riproduzione presenta oviparità,
ovoviviparità o viviparità.
Squalo bianco (Carcharodon carcharias)
classificazione dei pesci
• Actinopterigi
Il gruppo più rappresentato dei pesci ossei moderni, più
di 30.000 specie. Il loro nome fa riferimento alla
caratteristica di possedere pinne sostenute da raggi.
• Sarcopterigi
Pesci ossei a pinne lobate e
articolate.
La maggior parte delle specie di
sarcopterigi sono oggi estinte,
fanno eccezione i Dipnoi, pesci
polmonati, e due specie di
Celacanti.
I pesci ossei sono caratterizzati da:
– uno scheletro rigido rinforzato da depositi di
fosfato di calcio;
– opercoli che coprono le branchie;
– una vescica natatoria
Scheletro osseo
per regolare il
Pinna dorsale
Branchie
galleggiamento.
Opercolo
Pinna pettorale
Cuore
Pinna anale
Vescica natatoria
Pinna pelvica
I Sarcopterigi, o pesci a pinne lobate, che dispongono
di pinne muscolari sostenute da robuste ossa, sono gli
antenati degli anfibi, i primi vertebrati terrestri
Celacanto Latimeria chalumnae
In Late Devonian vertebrate speciation, descendants of pelagic lobe-finned fish –
like Eusthenopteron – exhibited a sequence of adaptations: Panderichthys, suited to muddy
shallows; Tiktaalik with limb-like fins that could take it up onto land; Early tetrapods in weedfilled swamps, such as: Acanthostega which had feet with eight digits, Ichthyostega with limbs.
Descendants also included pelagic lobe-finned fish such as coelacanth species.
Gli anfibi
Gli anfibi, che comprendono circa 4.100 specie
viventi, sono stati i primi vertebrati ad adattarsi alla
vita sulla terraferma, restando comunque legati
anche agli ambienti acquatici.
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• Gli anfibi sono rappresentati da rane, rospi,
tritoni e salamandre.
Per la riproduzione, gli anfibi sono ancora legati
all’ambiente acquatico dove vengono deposte le
uova e si sviluppano gli stadi larvali.
amnioti
Il gruppo degli amnioti comprende le classi dei
Rettili, Uccelli e Mammiferi.
I rettili
I rettili, sono vertebrati del tutto indipendenti
dall’acqua, possono riprodursi nella terraferma.
Vivono in ambienti anche molto aridi grazie a:
• l’uovo amniotico;
• la cute con scaglie di
cheratina impermeabili;
• i reni.
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La varietà dei rettili
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L’evoluzione dei rettili, che
oggi comprendono circa 7.500
specie, è iniziata circa 250
milioni di anni fa a a partire dai
primitivi anfibi.
– I rettili odierni sono a volte
definiti «animali a sangue
freddo» perchè non regolano la
temperatura corporea attraverso
il metabolismo, sono infatti
ectotermi, cioè regolano la
propria temperatura corporea
assorbendo calore
dall’ambiente.
– Durante l’età dei rettili, il gruppo più diversificato era quello dei dinosauri,
che comprendeva i più grandi animali che siano mai vissuti sulla
terraferma.
La storia evolutiva e la classificazione dei Rettili è molto complicata, molte specie sono
oggi estinte, e non solo le specie di rettili oggi viventi, ma anche gli uccelli e i
mammiferi derivano da specie rettili ancestrali.
Cheloni: taxon che comprende le tartarughe.
Arcosauri: taxon che comprendeva anche i dinosauri e
gli antenati degli uccelli, ne fanno parte i coccodrilli.
Lepidosauri: taxon che comprende lucertole e serpenti.
I rettili alati
I biologi collocano gli uccelli tra i rettili.
Prove fossili suggeriscono che gli uccelli si siano evoluti circa 150-200
milioni di anni fa da una linea evolutiva di dinosauri bipedi.
Artigli sulle ali
(come i rettili)
Denti
(come i rettili)
Lunga coda
con molte vertebre Penne
(come i rettili)
Archaeopteryx
Gli uccelli presentano particolari adattamenti come la
presenza di ali ricoperte di penne, ossa cave, robuste ma
leggere, e la carena dello sterno, robusta cresta ossea
longitudinale, sulla quale s’inseriscono i muscoli delle ali.
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La varietà degli uccelli
Gli uccelli presentano molti
adattamenti per la leggerezza e il
volo, hanno ali, penne e sono
endotermi.
L’abilità del volo è associata con
gli uccelli, ma vi sono anche
alcune specie attere (non
volatrici) che, con l’evoluzione,
hanno perso la capacità di volare
e sono diventate completamente
terrestri.
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I mammiferi
I mammiferi sono vertebrati endotermi che allattano
i propri piccoli.
 ghiandole sudoripare;
 ghiandole mammarie;
 pelliccia;
 cuore a quattro camere;
 endotermia e alto tasso metabolico.
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La varietà dei mammiferi
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Ornithorhynchus anatinus
• I monotremi sono mammiferi che depongono le
uova, comprendono quattro specie di echidna
ed una di ornitorinco.
• Tutti gli altri mammiferi sono placentati, ovvero
danno alla luce piccoli vivi dopo un periodo di
sviluppo embrionale all’interno del corpo
materno, durante il quale il piccolo viene nutrito
nell’utero attraverso un organo (in cui scorrono
in intima connessione il sangue materno e
quello fetale) chiamato placenta.
evoluzione mammiferi
• I mammiferi marsupiali
(circa 300 specie tra cui
i canguri, gli opossum e
i koala) generano una
prole immatura che
completa il suo sviluppo
in una tasca materna
esterna detta marsupio,
succhiando il latte dai
capezzoli della madre
che l’accudisce e la
protegge.
• I mammiferi euteri hanno gestazione
relativamente lunga e partoriscono piccoli a uno
stadio molto avanzato dello sviluppo.
Comprendono circa una trentina di ordini (ad
esempio roditori, ungulati, carnivori, primati, etc.)
•L’introduzione di specie animali estranee
alla fauna locale riduce la biodiversità
•Le specie autoctone (originarie di un certo
luogo) sono spesso minacciate
dall’introduzione di specie alloctone
(estranee).
• L’albero filogenetico del regno degli animali
descrive la loro diversità in chiave evolutiva
Un albero filogenetico
tradizionale del regno
animale:
L’albero filogenetico
basato sui confronti
molecolari ha aggiunto
due linee monofiletiche
(cladi) tra i protostomi: i
lofotrocozoi e gli
ecdisozoi.
• Protostomi e deuterostomi
• I protostomi hanno un celoma che si sviluppa a
partire da aggregati compatti di cellule che si
posizionano tra il tubo digerente e la parete
corporea embrionale.
• I deuterostomi hanno un celoma che si forma da
estroflessioni cave del tubo digerente durante i
primi stadi embrionali.
• Lofotrocozoi ed ecdisozoi
• I lofotrocozoi presentano il lofoforo, un
apparato per l’alimentazione presente in alcuni
phyla di questo gruppo.
• Gli ecdisozoi sono caratterizzati dalla presenza
di un esoscheletro che deve essere cambiato
per permettere la crescita del corpo dell’animale.