COME DEFINIRE UN
ANIMALE
Definire in modo corretto un animale non è un’operazione semplice,
tale difficoltà consiste nel fatto che qualsiasi criterio utilizzato
per distinguere un animale da un’altra forma di vita ammette
qualche eccezione.
Che cosa è un animale?
• Organismi
Eucariotici
Pluricellulari
Con cellule prive di parete
Eterotrofi
Nutrimento per ingestione
altri regni dei viventi
• Batteri ed Archeobatteri ( procarioti)
• Protisti (eucarioti per lo più unicellulari)
• Funghi (eucarioti Eterotrofi,si nutrono per
assorbimento,per lo più pluricellulari)
• Piante (euc. Plur. Autotr. )
organismi
• Autotrofi
Sintetizzano le proprie
molecole organiche a
partire da sostanze
inorganiche.Molti sono
fotosintetici e utilizzano il
sole come fonte di energia
per le loro reazioni di
sintesi.
Alcuni batteri chemiosintetici
invece catturano l’energia
liberata da reazioni
inorganiche specifiche
• Eterotrofi
Incapaci di trasformare energia
esterna in energia
chimica,devono attingere
direttamente alle molecole
organiche costituenti il
corpo di altri animali,come
fonte di energia e come
materiale base per
sintetizzare le proprie
molecole organiche
Processo di
alimentazione
• Sostanze nutritive assunte per ingestione
rese utilizzabili con la digestione
Portate alle cellule mediante assorbimento
e trasporto
A livello cellulare
• Le sostanze nutritive vengono utilizzate come
substrato per ricavare energia CATABOLISMO
Oppure costituiscono lo scheletro di carbonio
per i processi di biosintesi ANABOLISMO
Nutrizione
• Alcuni gruppi di animali acquatici essendo
sessili si nutrono per filtrazione
• La maggior parte ricercano il cibo e si nutrono
per ingestione
Ricerca del cibo quindi…..
• Organi di senso per esplorare l’ambiente
• Sistema nervoso per raccolta degli stimoli e
coordinazione movimento
• Strutture di sostegno
• Strutture motorie
• Tutte le funzioni ,a seconda della complessità
organizzativa(blaupan) dell’animale possono
essere svolte:
Cellule,tessuti,organi e/o apparati
Escrezione
• Eliminazione di gran parte dei residui del
catabolismo
Riproduzione
• Riproduzione asessuale e/o sessuale
• organi riproduttivi
• Sviluppo embrionale articolato in tappe
guidate da meccanismi genetici
uovo fecondato→strutture adulto
Alcune tappe sono simili per tutti nonostante
l’enorme differenza morfologica e strutturale
dei diversi phyla animali
• Questo percorso comune,sorprendentemente
simile nelle più precoci tappe,è un evidenza
dell’origine comune di tutti gli animali
Crescita in dimensioni e complessità
•resa possibile anche dalla comparsa di un ambiente
interno, liquido, la cui composizione può essere
diversa dall’ambiente esterno
• I liquidi dell’ambiente interno bagnano tutte le
cellule e consentono gli scambi tra i diversi
tessuti e con l’ambiente esterno
Variazioni dell’ambiente interno dovute
all’attività delle cellule e all’ambiente esterno
oltre un certo limite potrebbero divenire
incompatibili con la vita
• Omeostasi :complesso di funzioni che
consentono all’ambiente interno di mantenere
costante la propria composizione.
omeostasi
• E’ un processo dinamico che si realizza con
continui cambiamenti che ripristinano i
parametri ottimali
• Ossigeno deve essere continuamente
rimpiazzato
• anidride carbonica,prodotti tossici,eccesso di
acqua :rimosso
• Per mantenere l’omeostasi l’attività degli
organi e degli apparati deve essere controllata
e regolata in risposta alle variazioni
dell’ambiente interno
Mantenimento dell’omeostasi
• Negli animali a questo scopo,sono presenti
meccanismi di feedback negativo che in
risposta alla variazione producono eventi
biologici opposti atti a mantenere l’equilibrio
interno
Meccanismi di retroazione
• per il loro funzionamento sono necessarie tre
componenti:
Recettori :captare variazioni mezzo interno
Centro di integrazione e controllo:interpretare i
segnali e regolare le risposte
Meccanismo effettore:produce le risposte per il
ripristino delle condizioni ottimali
• Sistema nervoso ed endocrino: svolge
funzione informativa sulle variazioni
• Apparato cutaneo,respiratorio,escretore e
circolatorio: funzioni di regolazione
I membri del regno animale derivano probabilmente da protisti
flagellati(unicellulari) con stile di vita coloniale in seguito ad un processo
di suddivisione di ruoli nell’ambito delle cellule costituenti la colonia.Una
volta affermatasi la ripartizione del lavoro,i vari gruppi cellulari hanno
continuato il loro differenziamento specialistico grazie alla pressione
selettiva attiva in tal senso.
Colonia di coanoflagellati
vissuto probabilmente 700 milioni di anni fa, nel
Precambriano questo protista doveva essere affine
ai coanoflagellati ;gruppo sistematico documentato
da un miliardo di anni).
Una delle ipotesi correnti sull’origine degli
animali a partire dai protisti flagellati
Livelli di organizzazione nei diversi animali
Esibiscono cinque principali livelli di organizzazione:
• Protoplasmatica :tutte la funzioni vitali si svolgono nei confini
dell’unica cellula.Protozoi
• Cellulare:aggregato di cellule che sono funzionalmente
differenziate e mostrano divisione del lavoro.Volvox e spugne
• Tissutale:aggregazione di cellule organizzate in organi o strati
che formano un tessuto.Meduse(Cnidari)
• Livello di organo: organi composti da uno o più tessuti con
funzioni più specializzate dei tessuti semplici. Compare per la
prima volta nei Vermi piatti(strutture specifiche come organi
riproduttivi e strutture per la nutrizione)
• Sistemi:gli organi lavorano insieme a formare i sistemi.
Compare per la prima volta nei Nemertini La maggior parte
dei phyla animali
Modelli di organizzazione:cambiamenti evolutivi del piano organizzativo
del corpo degli animali
Non sempre i cambiamenti evolutivi significano “progresso” ed aumento della
complessità. Spesso l’evoluzione dà come risultato un percorso a ritroso,esperimenti
falliti ,strutture inefficienti o prive di utilità .quindi spesso può dare come risultato finale
linee morte.
Il corpo degli animali è organizzato in un numero quasi infinito di
forme,tuttavia si riconoscono alcuni modelli di organizzazione
Il concetto di simmetria
simmetria del corpo
Descrive il modo in cui le parti del corpo di un animale sono
disposte intorno ad un punto o ad un asse
La simmetria raggiata è una caratteristica di organismi acquatici
ed a vita fissa è quindi considerata primitiva rispetto a quella
bilatera che è comparsa e si è affermata in animali che hanno
una modalità di vita legata al movimento
--- Radiati (Cnidari e Ctenofori)
--- Bilateri (tutti gli altri phyla)
Simmetria
modo in cui le parti del corpo di un animale sono
disposte intorno ad un punto o ad un asse
• La simmetria è strettamente correlata allo stile di vita.
• Simmetria RAGGIATA :ogni piano passante per l’asse centrale
oro-aborale divide l’animale in parti specularmente
uguali.tipica di animali sessili o flottanti(Cnidari)
• Simmetria Biraggiata:alcune strutture sono disposte a coppia
intorno all’asse centrale oro-aborale(Ctenofori hanno solo un
paio di tentacoli)
• Simmetria BILATERALE : esiste un solo piano,detto sagittale
mediano,che divide l’animale in due metà specularmente
identiche,destra e sinistra.
L’affermazione di
questa simmetria è
correlata allo sviluppo
di efficienti organi
recettoriali e
adeguate interazioni
sensoriali a cui
corrisponde la messa
a punto di dispositivi
in grado di fornire
risposte effettrici ;tale
pressione adattativa
porta all’affermazione
del sistema nervoso
centrale.
• Negli animali a simmetria bilaterale la
superficie dorsale sarà diversa dalla ventrale in
relazione al diverso tipo di rapporto che
contraggono con l’ambiente.
• Rappresenta un importante innovazione
evolutiva in quanto permette migliori capacità
di movimento direzionale controllato da
un’estremità cefalica dove si trovano organi di
senso e tessuto nervoso(cefalizzazione)
blaupan
• Il blaupan di un animale compare in seguito ad una serie di
eventi dello sviluppo embrionale, controllati dall’espressione
di particolari geni,che iniziano nel momento in cui lo
spermatozoo feconda la cellula uovo.
• Segmentazione:successive mitosi con suddivisione dello
zigote in blastomeri.E’ influenzata da :
Quantità e distribuzione del materiale di riserva(tuorlo,vitello)
Distribuzione di particolari molecole(proteine,mRNA)che
orientano i fusi mitotici di segmentazione
Il diverso orientamento dei fusi mitotici causa
due modelli di segmentazione:
Segmentazione radiale o regolativa, si formano strati
di blastomeri disposti l’uno sopra l’altro.fusi mitotici
paralleli o perpendicolari rispetto all’asse polare
Segmentazione spirale o a mosaico, alla terza divisione
si forma un quartetto di blastomeri che non sono
collocate le une sopra le altre ma si collocano nei
solchi che si sono formati tra esse come se fossero
ruotate in senso orario.fusi mitotici obliqui.
Apertura
orale
Apertura
anale
Blastula-Gastrula
• La segmentazione continua fino allo stadio di
blastula,costituito da tante cellule che
circondano una cavità piena di liquido detta
blastocele.
• Una serie di movimenti cellulari determinano
le specifiche posizioni delle cellule in una
nuova struttura embrionale detta gastrula.
morfogenesi
• Un uovo fecondato contiene componenti
citoplasmatiche ,i determinanti citoplasmatici, che
controllano il destino delle cellule e che sono
distribuiti in maniera + o – disomogenea nelle cellule
uovo delle diverse specie
• A secondo dei determinanti citoplasmatici contenuti
nei vari blastomeri in seguito alle segmentazione e
alle interazioni tra le cellule, i blastomeri avranno un
determinato destino.
La gastrula è caratterizzata da due
strati di cellule:
• un foglietto germinativo,ectoderma che circonda il
blastocele
• Un faglietto germinativo,endoderma, che circonda
una cavità detta archenteron ,che comunica con
l’esterno tramite il blastoporo, e che nell’animale
adulto diverrà l’intestino.
Nella maggior parte degli animali tra ectoderma e
endoderma si forma un terzo foglietto detto
mesoderma.
ectoderma
endoderma
• L’ectoderma dà origine sempre all’epidermide con i
suoi derivati,al sistema nervoso e agli epiteli
sensoriali degli organi di senso
• Dal mesoderma si originano i tessuti connettivi,tra
cui lo scheletro dei vertebrati e degli echinodermi,il
rivestimento del celoma,il cuore e il sistema
circolatorio,la muscolatura,la strutture interne di
sostegno,le gonadi e i dotti genitali.
• Dall’endoderma si origina l’epitelio dell’intestino e le
ghiandole annesse.
Gli apparati respiratori derivano o dal’ecto o
dal’endoderma.
Organizzazione Diblastica
animali a simmetria raggiata
• Organismi le cui parti del corpo sono
organizzate in strati derivanti da due foglietti
di tessuto embrionale:ectoderma e
endoderma.Tra i due vi è uno strato
intermedio detto mesoglea,privo di cellule o
contenente cellule sempre di derivazione ecto
o endodermica,in questo ultimo caso la
mesoglea viene indicata come mesenchima.
Es. cnidari,e
gli animali a
simmetria
raggiata
Organizzazione Triblastica
animali a simmetria bilaterale
• Organismi le cui parti del corpo sono
organizzate in strati derivanti da tre foglietti di
tessuto embrionale:ectoderma,endoderma e
mesoderma.
cavità corporea:celoma
• La cavità corporea o celomatica è uno spazio pieno
di liquido nel quale possono essere sospesi gli organi
interni che circonda l’intestino. Rappresenta una
superficie per la diffusione di gas,nutrimenti,sostanze
di rifiuto,ha funzione di scheletro
idrostatico(sostegno e flessibilità)
Diversi piani strutturali degli animali
triblastici
• I piani strutturali vengono definiti
precocemente durante lo sviluppo
embrionale.
in base a ciò gli animali triblastici si dividono:
• Acelomati
• Pseudocelomati
• eucelomati
Triblastici
•
acelomati: manca una cavità del corpo che circonda
l’intestino e lo spazio di origine blastocelica è riempito da un
ammasso di cellule mesodermiche detto parenchima
Platerminti vermi piatti
• pseudocelomati:sono dotati di un cavità del corpo
(pseudocele)non delimitata da pareti proprie. Deriva dal
blastocele,contiene liquido a contatto diretto con gli organi
dati recenti indicano che essi si sarebbero evoluti da antenati
celomati
Nematodi,Rotiferi….
Organismi
celomati
• celomati:dotati di un vero celoma,cavità del corpo che
circonda l’intestino,dotata di parete propria di origine
mesodermica,il peritoneo,che da un lato riveste la parete del
corpo e dall’altro i visceri.
Triblastico
acelomato
Triblastico
pseudocelomato
Triblastico
celomato
Triblastico
acelomato
Vermi piatti
(platelminti)
Parenchima
Muscolatura
Epidermide
Cavità del corpo
Triblastico
pseudocelomatico(nematodi)
Triblastico
celomato
Formazione del celoma
• Una volta formato il celoma non è più
distinguibile il tipo di formazione.
• Schizocelia
• Enterocelia
Schizocelia-Enterocelia
• Anellidi
• Artropodi
• molluschi
• Echinodermi
• Cordati(eccetto
vertebrati)
• Emicordati
Funzioni della cavità del corpo
1. Scheletro idrostatico
2. Trasporto di materiali
3. Accrescimento degli organi
• Lo sviluppo embrionale, nelle sue fasi
precoci,risulta conservativo dal punto di vista
filogenetico ossia i cambiamenti durante
queste fasi precoci avvengono molto
lentamente per cui questi quadri di sviluppo
offrono molti elementi per interpretare le
relazioni filogenetiche tra alcuni gruppi
sistematici
In base alle differenze nelle fasi iniziali dello sviluppo
gli zoologi dividono gli animali bilateri in due linee
evolutive
• Protostomi:il blastoporo embrionale dà
origine alla bocca, Schizocelia
platelminti(acelomati),nematodi(pseudocelo
mati),molluschi,anellidi,artropodi(eucelomati
• Deuterostomi :il blastoporo dà origine
all’apertura anale,Enterocelia
echinodermi,emicordati,cordati
Sono esclusi da questa distinzione sistematica: Poriferi,Cnidari,Ctenofori
d
protostomi
deuterostomi
Formazione del
celoma per
schizocelia
Formazione del celoma
per enterocelia
Formazione della
bocca dal blastoporo
Formazione dell’ano dal
blastoporo
Larva trocofora
Larva dipleura presente
negli echinodermi ,ma
spesso assente in altri
deuterostomi
Blastoporo:apertura embrionale
•
•
•
•
•
Anellidi-protostomi-schizocelia
Molluschi-protostomi-schizocelia
Artropodi-protostomi-schizocelia
Platelminti-protostomi-acelomati
nematodi-protostomi-pseudocelomati
• Echinodermi-deuterostomi-enterocelia
• Cordati-deuterostomi-enterocelia
Gruppi che non appartengono ai
bilateri
• Poriferi
• Cnidari
• Ctenofori
Questi gruppi quindi sono esclusi da questa
distinzione sistematica
↓ ↓ ↓↓
↓
↓
←
→ eumetazoi
←
→
Antenato comune
→
→
←
→
