Architettura degli animali - Il compito degli animali è quello di sopravvivere finché non si riproducono e il compito degli zoologi è quello di ...

Architettura degli animali

   Il compito degli animali è quello di
sopravvivere finché non si riproducono e
  …il compito degli zoologi è quello di
     cercare di capire come lo fanno.
                             Barrington E.J.W.

Il concetto di BAUPLAN
         Schema strutturale generale dei phyla animali

Permette di evidenziare il significato adattativo dello schema
strutturale di un animale ed i vincoli evolutivi che operano su di
esso.

 Es. simmetria raggiata è una soluzione evolutiva ottimale per
 animali sessili. Allo stesso tempo, essa è un vincolo che limita
 l’evoluzione di sistemi locomotori.

Cosa definisce un BAUPLAN
Nella sua accezione più generale, lo schema strutturale dei
diversi phyla animali può essere descritto sulla base di tre
caratteristiche:

1)Simmetria corporea;
2)Livello di organizzazione cellulare;
3)Foglietti germinativi e Cavità del corpo.

Simmetria degli schemi corporei
  disposizione delle strutture rispetto ad un asse del corpo

• Sferica (tutti i piani che passano dal centro
  dividono il corpo in due parti identiche)
• Raggiata (forma generica di un cilindro con un
  asse principale attorno al quale sono disposte le
  parti del corpo)
• Bilaterale (un solo piano di simmetria che passa
  lungo l’asse antero-posteriore del corpo e che
  divide il corpo in una porzione destra e una
  sinistra).

Simmetria sferica
• Assenza di polarità
• Differenziazione
  centro-periferia
• No specializzazione
• Dove? Pochi protozoi
  planctonici

Simmetria raggiata
• Asse oro-aborale identifica
  un sopra e un sotto;
• Non esiste un davanti e un
  didietro;
• Tipico di animali sessili o
  planctonici alla deriva.
• Si distingue:
1. simmetria raggiata perfetta,
2.Simmetria pentaraggiata,
3.Simmetria biraggiata.

Simmetria BILATERALE
• Asse antero-posteriore
• Solo un piano di
  simmetria
• Presente in animali
  con movimento
  controllato
• Associata a fenomeno
  di cefalizzazione.

Simmetria BILATERALE

                         Piano mediano sagittale

                               Piano frontale
     Piano trasversale

Livello di organizzazione cellulare
1) Livello protoplasmico: Organismi unicellulari
   (PROTOZOI)
2) Livello cellulare: Organismi pluricellulari privi di veri e
   propri tessuti (PARAZOI, MESOZOI)
3) Livello cellulare-tissutale (EUMETAZOI DIBLASTICI)
4) Livello di tessuti e organi (EUMETAZOI TRIBLASTICI
   PSEUDOCELOMATI)
5) Livello di sistemi di organi: (EUMETAZOI
   TRIBLASTICI CELOMATI)

Organizzazione Unicellulare:
                PROTOZOI
Sviluppo di organuli e strutture
specializzate ad assolvere tutte le
funzioni vitali:

1)Vacuolo contrattile Æ osmoregolazione

2)Citostoma Æ alimentazione

3)Cilia Æ locomozione

Organizzazione pluricellulare:
               MESOZOI
Le cellule formano aggregazioni,
   mostrano divisione dei compiti
   e specializzazione.
Esempi:
a) Protozoi coloniali: gruppi di
   cellule alcune con funzione
   somatica, altre riproduttiva.
b) Spugne (Poriferi).

Livello di cellule e tessuti
Le cellule si differenziano a seconda delle funzioni da esse
svolte e formano tessuti (insiemi di cellule morfologicamente
simili organizzate in maniera tale da espletare una funzione
specifica).

                   Esempio: Rete nervosa
                   degli cnidari.

Livello di tessuti e organi
Gli organi sono strutture composte da più di un tipo di tessuto e
sono specializzati a svolgere una particolare funzione.

Platelminti posseggono primitivi ocelli, veri e propri organi,
deputati alla ricezione degli stimoli visivi.

Livello di sistemi di organi
Gli organi operano insieme per svolgere funzioni specifiche. E’
la condizione più complessa ed evoluta.

                                         Daphnia magna
                                         (pulce d’acqua)

Il successo evolutivo degli
              EUMETAZOI
Quali pressioni selettive hanno favorito la pluricellularità?

1. Il vantaggio di possedere una grossa taglia corporea ed il
   dilemma del rapporto tra superficie e volume;

2. Il vantaggio di una struttura complessa. L’organismo diventa
   un sistema complesso, con diverse sottocomponenti ciascuna
   specializzata ad assolvere compiti diversi.

Taglia corporea e rapporto
      superficie-volume: vantaggi
La taglia grossa ha diversi
vantaggi:
   Permette di mantenere più
   facilmente gli equilibri
   omeostatici tamponando
   meglio I cambiamenti
   dell’ambiente;
   Maggiore protezione contro
   predazione
   Energia metabolica è utilizzata
   con maggiore efficienza.

Taglia corporea e rapporto
      superficie-volume: svantaggi
Vincoli fisici ed ecologici
nell’evoluzione di grosse
taglie corporee:
   Superficie utilizzabile per
   respirazione e nutrizione può
   non essere sufficiente
   L’aumento in massa corporea
   richiede strutture resistenti in
   grado di tollerarne il peso

Taglia corporea e rapporto
    superficie-volume: risoluzione
I Metazoi superano il problema del rapporto tra
   superficie e volume in due modi:
1) Modificando la forma del corpo (corpo vermiforme
   dei Nemertini, piatto e largo dei Platelminti)
2) Sviluppando sistemi interni di trasporto di nutrienti,
   gas e prodotti di scarto.

Foglietti germinativi e Embriogenesi
 La maggiore complessità nei livelli di organizzazione cellulare
 ha richiesto l’evoluzione di un programma di sviluppo, che
 dallo zigote conducesse, attraverso i diversi stadi embrionali,
 all’individuo maturo.

 I tessuti dei metazoi si sviluppano durante le fasi iniziali
 dell’embriogenesi. I precursori dei tessuti sono detti foglietti
 germinativi. Essi creano l’impalcatura sulla quale il corpo del
 metazoo è costruito.

 Sulla base del numero di foglietti germinativi distinguiamo:
 1) ANIMALI DIBLASTICI
 2) ANIMALI TRIBLASTICI

EUMETAZOI DIBLASTICI
                      Cnidari e Ctenofori

L’embrione presenta due strati, uno esterno detto ectoderma ed
uno interno detto entoderma. Le cellule ectodermiche si
specializzano nella protezione del corpo, nel fornire movimento,
nel raccogliere informazioni. Le cellule entodermiche si
specializzano nell’acquisizione dell’alimento. Sono animali
diblastici quelli a simmetria raggiata primaria (cnidari e
ctenofori).

EUMETAZOI TRIBLASTICI
Oltre a ento- ed ectoderma si sviluppa un foglietto intermedio, il mesoderma. Esso
deriva dalle cellule embrionali inizialmente associate all’entoderma. L’evoluzione del
mesoderma ha ampliato il potenziale evolutivo della complessità degli animali. In
quanto ha messo a disposizione un ulteriore pezzo su cui la selezione naturale, da brava
bricoleur, ha potuto operare.

Sviluppo dei Metazoi triblastici

Sviluppo dei Metazoi triblastici e
       cavità celomatica

Strutture corporee di animali
          triblastici

Una visione d’insieme

Organismi coloniali
Colonia: associazioni in cui gli individui costituenti non sono
completamente separati l’uno dall’altro, ma sono
organicamente collegati o per mezzo di estensioni viventi del
loro corpo o per mezzo di materiale da essi stessi prodotto.

                          Quando?
   a) quando il Bauplan non consente sviluppo di grosse
   dimensioni corporee (es. animali diblastici);
   b) quando c’è riproduzione asessuale

Super-organismi coloniali
     CNIDARI coloniali.

        Figure 13.14

Colonie di CNIDARI IDROZOI
• Si formano per riproduzione asessuale (gemmazione);
• I singoli individui polipoidi (ZOIDI) si specializzano a
  svolgere particolari funzioni (gastrozoidi funzione alimentare;
  dattilozoidi funzione difensiva; gonozoide funzione
  riproduttiva).
• In alcune specie natanti (sifonofori), la colonia contiene anche
  forme medusoidi, che formano campane natatorie con
  funzione galleggiante.
• La riproduzione sessuale è compito di forme libere medusoidi
  che si staccano dalla colonia.

… da portare a casa:
Concetti generali:
• Relazione biunivoca che esiste tra struttura e funzione degli
animali;
• Metafora della Selezione naturale: progetto verso bricolage;
• Evoluzione e complessità degli animali.

Nozioni specifiche:
• Bauplan dei principali phyla animali;
• Simmetria e livello di organizzazione cellulare;
• foglietti embrionali e precoci stadi di sviluppo dei principali
phyla animali.