Che cosa è un animale? - Materiale Scienze della Formazione
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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 → → ← →
