L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo EVOLUZIONE E FILOGENESI DEI CORDATI I Cordati attualmente viventi derivano da una successione di eventi evolutivi che hanno comportato delle trasformazioni dei caratteri morfologici (caratteri primitivi… → caratteri derivati…) che si riflettono nella filogenesi e quindi nella classificazione sistematica L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo LA GERARCHIA DEI TAXA ASSEGNATI AD OGNI ANIMALE E’ LA SEGUENTE: Phylum Chordata Chordata Chordata Chordata Subphylum Vertebrati Vertebrati Vertebrati Vertebrati Classe Aves Mammalia Amphibia Reptilia Ordine Falconiformes Ungulata Anura Squamata Famiglia Falconidae Cervidae Bufonidae Viperidae Genere Falco Falco Bufo Vipera Specie Falco peregrinus? Cervus elaphus ? L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Bufo bufo? Vipera ursinii ? Il cladogramma del regno degli animali descrive la loro diversità in chiave evolutiva sinapomorfie L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Una tale classificazione distingue gli animali sulla scorta di alcune caratteristiche del loro piano strutturale L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo a. PRESENZA O ASSENZA DEI TESSUTI Le spugne (Poriferi) animali molto primitivi sono privi di veri tessuti: per quanto siano specializzate le loro cellule restano indipendenti L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Negli altri animali gli strati cellulari (foglietti embrionali) che si formano con la gastrulazione danno origine a veri tessuti e organi In qualche caso si osservano soltanto ectoderma ed endoderma con i loro derivati In tutti i bilateri è presente anche il mesoderma L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo b. ASSI E PIANI DI SIMMETRIA L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Animali a simmetria radiale L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo La maggior parte degli animali presenta simmetria bilaterale, cioè le due metà laterali sono speculari tra loro Un animale di questo tipo presenta un’estremità anteriore dotata di struttura sensoriale e si sposta in senso cefalico L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo c. Presenza o meno di celoma L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo d. MODALITÀ DELLO SVILUPPO EMBRIONALE L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo CLADOGRAMMA ↓? ↓? L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Phylum CORDATI Subphylum Urocordati * o Tunicati Subphylum Cefalocordati * o Acranii o Leptocardi Subphylum Vertebrati o Craniati o Emicefolocordati * Protocordati L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Tutti questi caratteri compaiono almeno durante la vita embrionale dei Cordati, ma possono essere successivamente persi L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Rappresentanti di adulti di Cordati Le somiglianze fenotipiche suggeriscono una certa relazione filogenetica tra protocordati e vertebrati, ma esse risultano evidenti soprattutto se si mettono a confronto le forme larvali L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Forme larvali Su questa base si ipotizza che i vertebrati abbiano tratto origine da una comune forma larvale che avrebbe raggiunto la maturità sessuale prima di compiere la metamorfosi (pedomorfosi). Per questo i Cordati vengono considerati un gruppo monofiletico. A. Larva di Urocordato (da Ranzi) B. Larva di Anfiosso (da Ranzi) C. Larva di Vertebrato (da Ranzi) L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Lo stadio filotipico è una sorta di strettoia attraverso la quale tutti i Cordatii devono passare ed è rappresentata da una forma di base che possiede : un tubo nervoso cavo una corda dorsale una faringe con tasche e archi i somiti un cuore una cavità generale le creste neurali dei placodi epidermici L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Urocordati o Tuniucati: acrani L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo TEORIA LARVALE Secondo una teoria avanzata da Garstang (1928) si suppone che da una forma ancestrale simile alla larva delle ascidie, mediante un processo di pedomorfosi (acquisizione della maturità sessuale conservando l’aspetto larvaceo) nel corso dell’evoluzione siano derivati accanto al phylum dei Tunicati, quello dei Cefalocordati e quello dei Vertebrati, quest’ultimo più diversificato degli altri. L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Quindi: Un progenitore comune –precordato- avrebbe dato origine ai tre diversi subphyla dei Cordati L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Tra i condroitti lo storione: in Italia catturato nelle acque del Po allorché dall’Adriatico vi si reca per deporre le uova L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo dipnoi crossopterigi L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Sarcopterigi : celacanto ratodo neoceratodo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Principali tratti distintivi di • Condroitti E • Osteitti L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Classe: PESCI Vertebrati eterotermi Provvisti di squame e di pinne Gnatostomi Scheletro cartilagineo o osseo Hanno: vertebre, costole e cranio Cuore con due cavità diapositiva51 Circolazione semplice e completa Respirazione generalmente branchiale Ovipari, ovovivipari e vivipari (alcuni Selaci) L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Classe: ANFIBI Vertebrati eterotermi Provvisti di pelle nuda Se presenti, arti con dita Diapositiva 52 Cuore con tre cavità Circolazione doppia e incompleta Respirazione branchiale allo stato larvale Respirazione polmonare allo stato adulto Ovipari ed ovovivipari Metamorfosi L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Ordini: L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Classe: RETTILI Diapositiva 54 • Cuore con 3 o 4 cavità; • Circolazione doppia e incompleta; • Respirazione polmonare; • Ovipari e ovovivipari; • No metamorfosi L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Classe: UCCELLI Vertebrati omeotermi Corpo rivestito di penne Arti anteriori trasformati in ali Mancano i denti Cuore con 4 cavità Diapositiva 55 Circolazione doppia e completa Ovipari L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Classe: MAMMIFERI Vertebrati omeotermi Corpo rivestito di peli Presenza di ghiandole mammarie 4 arti generalmente adibiti alla locomozione Mascelle provviste di denti Cuore con 4 cavità Diapositiva 55 Circolazione doppia e completa Vivipari e qualcuno oviparo Diapositiva 52 L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Subclassi: Classe:"G.MAMMIFERI L. Scientifico Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo appendice Classe: PESCI L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Classe: ANFIBI Classe: RETTILI L. Scientifico "G. Rummo"Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo Classe: UCCELLI Classe: L. Scientifico "G. Rummo"-MAMMIFERI Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo glossario • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Acelomati: organismi (es. platelminti) privi di celoma, l’unica cavità che posseggono si trova all’interno del tubo digerente. Agnati: vertebrati privi di mascelle. Alloctone: specie estranee al luogo in cui sono state introdotte. Anuri: organismi privi di coda e con 4 arti, di cui gli anteriori più brevi. Apodi: organismi privi di arti e coda. Attere: specie di insetti prive di ali. Autoctone: specie originarie di un certo luogo. Celoma: cavità corporea interna riempita di liquido e situata tra il tubo digerente e la parte esterna del corpo. Protegge gli organi interni, rende più efficiente la circolazione, da forma al corpo rendendolo più flessibile. Celomati: organismi la cui cavità corporea è interamente rivestita da tessuto derivato dal mesoderma. Classificare: vuol dire mettere in ordine e collocare gli organismi in appropriati gruppi (taxa) sulla base di caratteri morfologici che servono per esprimere le relazioni evolutive fra loro. Coevoluzione: processo in cui la "fitness" di ciascun genotipo dipende dalla densità di popolazione, dalla composizione genetica della specie e delle specie con cui interagisce, e dalle condizioni abiotiche in cui la stessa si realizza. Per due specie che si trovano in uno stesso habitat e contraggono rapporti molto stretti (esempio: preda/predatore parassita/ospite, etc.) avviene che l'evoluzione dell'uno condiziona l'evoluzione dell'altro. Deuterostomi: organismi in cui il blastoporo diventa ano mentre la bocca si forma ex novo da un’altra apertura. Ectotermi: organismi che regolano la loro temperatura corporea assorbendo calore dall’ambiente. Endotermi: organismi che usano il calore derivante dal metabolismo per mantenere la temperatura corporea elevata e costante. Enteropneusti: di organismi che effettuano la respirazione mediante differenziamenti della porzione anteriore dell’intestino che è fornita di fenditure attraverso le quali passa l’acqua che bagna le branchie, oppure di un’estroflessione sacciforme (polmoni) nella quale penetra l’aria (respirazione polmonare). Eterocerca: di pinna con vertebre maggiormente estese nel lobo dorsale o in quello ventrale. Euteri: organismi placentati. Gnatostomi: vertebrati provvisti di mascelle. Notocorda si sviluppa del mesoderma, costituisce il primo scheletro assile dei cordati Urocordati (Ascidie o Tunicati), nei quali la notocorda è ristretta in fase embrionale alla zona della coda per poi scomparire nell’adulto, e i Cefalocordati (anfiosso) nei quali la notocorda percorre tutto il corpo e permane nella vita adulta. Questo avviene anche nei Vertebrati più primitivi, i Ciclostomi. Nei restanti Vertebrati (Pesci, Anfibi, Rettili, Uccelli, Mammiferi) la notocorda si estende per i tre quarti posteriori dell’embrione, escludendo quindi la zona cefalica, e permane nell’adulto soltanto come residuo nel nucleo polposo dei dischi intervertebrali. Omocerca: di pinna con lobo ventrale e lobo dorsale egualmente sviluppati. Pedomorfosi: si parla di pedomorfosi quando in un individuo animale adulto, sessualmente maturo, sono presenti caratteristiche tipiche dei primi stadi di sviluppo. Placodi epidermici: ispessimenti epidermici localizzati nella testa da cui si originano parti. Protostomi: organismi in cui il blastoporo ( ovvero l’apertura che si forma durante la gastrulazione e che porta allo sviluppo del tratto digerente) diventa bocca mentre l’ano si forma ex novo. Pseudocelomati: organismi (es. nematodi) la cui cavità corporea non è interamente rivestita da tessuto derivato dal mesoderma. Somiti: masse simmetriche del mesoderma. Urodeli: organismi con corpo allungato, provvisto di lunga coda e 4 zampe uguali. L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Sitografia www.aaeweb.net www.acquaportal.it http://www.anisn.it/ www.cannonemaria.altervista.org www.win.claudiosantori.it www.digita.org www.dizio.org www.ecplanet.com www.eurekariflessioni.blogspot.it www.geoappunti.altervista.it www.giaospedalicivili.it www.xiphias.it www.icsantarosasavigliano.gov.it www.liceovolterra.it www.mille.animali.com www.oilproject.org www.pikaia.eu www.ponzaracconta.it www.rosenfeld.it www.sapere.it www.cliccascienze.it www.serenagallicana.it www.shikablog.it www.slideplayer.it www.slideshare.net www.unicam.brusaferro.it www.3unipv.it www.univpm.it www.vialattea.net Bibliografia Alters & Alters, Biologia in evoluzione. Le Monnier Banche dati Zanichelli 2006-2 GC Kent Anatomia Comparata dei Vertebrati. PICCIN Campbell et al., Biologia concetti e collegamenti. 20014. Linx editore S.S. Mader. Immagini e concetti della biologia. 2012. Zanichelli Sadova et al. Biologia La scienza della vita. 2010. Zanichelli Sadova et al. La nuova biologia blu. 2015 Zanichelli L. Scientifico "G. Rummo"- Bn- Prof.ssa R. Spagnuolo