nematodi

Zoologia – Prof. Felicita Scapini-
5-7 Novembre 2007
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
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
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
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
Phylum molto ampio (circa 90.000 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)
www.wormatlas.org
Ma anche in sorgenti termali, ghiacciai, …
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
Formazione del celoma
a) schizocelia
b) enterocelia
Riassunto…
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
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
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)
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)
Nematodi – strutture specializzate per il parassitismo
cefalizzazione
• labbra
• mascelle
• stiletti ecc.
gli stiletti sono in
genere caratteristici di
quei nematodi che
parassitano le piante
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
Nematodi –sistema nervosoricezione
• 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
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- 1980
Quando i cavalli avevano le dita –misteri e stranezze della
natura- 1999 (editori vari)
•Alessandro Boffa, Sei una bestia Viskovitz, 1998, Garzanti
• www.batucadaagogo.altervista.org Borgo Pinti 47, giovedi sera dopo le
21.00
Mail Lucia Fanini: [email protected]
Nematodi – riproduzione e cicli biologici Sessi generalmente separati
testicolo
2 ovari
condotti deferenti
ovidotti
vescicole seminali
cloaca
uteri
vagina
Non c’è stadio larvale, ma 4 stadi giovanili
che diventano adulti in seguito a 3 mute
Le mute avvengono in risposta a
neurosecrezioni gangliari e probabilmente
delle cellule a renetta
spermi ameboidi
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
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
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
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 )
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 (http://www.wormbook.org/). 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
Nematodi – Caenorabditis elegans -
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)
Nematodi – classe Phasmidia - patologie
la periodicità dell’attività delle
zanzare corrisponde a quella
delle filarie
altre rappresentazioni dei cicli del
parassita Wuchereria bancrofti
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
Nematodi – classe Aphasmidia Trichinella spiralis
http://www.dpd.cdc.gov/
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
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
Impatti sulla società umana
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
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.