Appunti zoologia

CORSO DI LAUREA IN SCIENZE BIOLOGICHE AA 2023-24

zoologia

DOCENTE: Maurizio Casiraghi Edificio U4- 4° piano

maurizio.casiraghi@unimib.it

mail: Irene Princi

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MILANO - BICOCCA

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RISORSE WEB: www.zooplantlab.btbs.unimib.it http://www.timetree.org/

http://www.catalogueoflife.org/ https://www.itis.gov/advanced_search.html

www.boldsystems.org https://ibol.org

Programma del corso

1. Introduzione. Che cos’è la Zoologia? Regni e domini. Funzioni. Dimensioni. Sistemica. Misurare e

classificare il vivente. Carlo Linneo e il Sistema Naturae. Scrivere il nome di una specie. Alberi

evolutivi.

2. L’evoluzione degli organismi viventi. Omologia e analogia. Il bauplan di un animale. La comparsa

della multicellularità. Modelli strutturali corporei degli animali. Simmetria. Cavità del corpo.

Metameria. Cefalizzazione.

3. Diversità animale: “Protozoi”. Anche alcuni cicli, plasmodio della malaria, toxoplasma, leishmania.

4. Poriferi; comparsa ed evoluzione della multicellularità.

5. Cnidari e ctenofori. Idrozoi, scifozoi, cubozoi, antozoi.

6. Platelminti. Turbellari, monogenei, trematodi, cestodi.

7. Pseudocelomati (nematodi e rotiferi).

8. Molluschi. Gasteropodi, bivalvi, cefalopodi e riconoscere le loro classi.

9. Anellidi. Policheti, oligocheti, irudinei.

10. Panartropodi. Definizione e cenni della storia evolutiva.

11. Echinodermi. Stelle di mare, ricci di mare, ofiure, cetrioli di mare e gigli di mare.

12. Origine ed evoluzione dei cordati. Agnati, condritti, osteitti, anfibi, rettili non uccelli, rettili uccelli,

mammiferi (monotremi marsupiali e placentali), approfondimento sui primati (proscimmie,

scimmie, scimmie antropomorfe).

13. Evoluzione dei vertebrati.

Laboratorio: elementi di zoologia

1. Identificazione degli organismi animali almeno a livello di phylum e classe (per insetti mammiferi

anche ordine).

2. Microfauna del suolo (aerobionte, idrobionte).

3. Plancton (definizione, organismi, metodo di raccolta)

4. Anatomia di un vertebrato (filmati) 3

1.Introduzione

7 CFU frontali x 8 ore= 56 ore

1 CFU laboratorio x 10 ore= 3 incontri obbligatori

LAVORO A CASA

1. Muschio essiccato: alla ricerca di organismi in anidrobiosi

• Prelevare in ambiente naturale del muschio (quantitativo

contenuto, non desertificate!)

• Georeferenziare il punto di prelievo (basta

uno smartphone)

• Farlo essiccare vicino (non sopra!) una fonte

di calore (calorifero)

• Posizionarlo in un sacchetto di plastica

riempito d’aria

2. Ricreare un piccolo ambiente lacustre: alla ricerca di protozoi e metazoi lacustri

• Procurarsi un vaso trasparente medio-grande (h 20 cm, diametro almeno 10 cm)

• Recarsi sulle sponde di un lago naturale (es. lago di Pusiano, fiume con acque lente)

• Georeferenziare il punto di prelievo (basta uno

smartphone)

• Prelevare acqua del lago e materiale presente sul

fondo (sedimento, erba, foglie secche,

rametti, ecc.). NON ESAGERATE con il materiale,

prendete solo quello che trovate in acqua!

• Tenerlo in casa coperto ma non chiuso. Evitate

l’anossia!

• Fare un segno sul livello di acqua e se dovesse

evaporare riportare a livello con acqua distillata o

di una bottiglia

• Una volta alla settimana mettere la punta di un cucchiaio di

lievito di birra. Ogni tanto (ogni 2 settimane circa) unire 3-4

gocce di latte

• Lo porterete in laboratorio a gennaio, scrivete il vostro nome

sul barattolo

La biodiversità sono tutti gli organismi in giro ovunque e non è necessario andare nella foresta per trovarlo,

infatti la biodiversità è ovunque.

Esami: 1 esame orale e 2 compitini

Se lo scritto è andato bene, diventa la parte principale per l’orale. L’esame parte sempre da un’immagine di

un animale

Cosa mi aspetto che voi sappiate alla fine delle lezioni?

1. Riconoscere

2. Sapere com’è fatto e come funziona

3. Avere idea della storia evolutiva degli animali 4

Biologia, etimologicamente lo studio della vita

Possiamo classificare i biologi in 3 grandi gruppi:

• Microbiologi= si occupano di organismi unicellulari: Bacteria, Archaea ed eucarioti unicellulari.

Comunque, essere “microscopici”. Potremmo anche includere lo studio dei virus, ma per la maggior

parte dei biologi non sono vivi.

• Botanici= si occupano di organismi fotosintetici unicellulari e multicellulari. Per ragioni storiche in

genere si considerano in questa categoria anche gli studiosi di organismi che non fanno fotosintesi,

ma non si muovono (funghi, micologi)

• Zoologi= si occupano di organismi animali (eucarioti multicellulari). Per ragioni storiche in genere si

considerano in questa categoria anche gli studiosi di organismi unicellulari non fotosintetici (i

“protozoi”) (anche i medici fanno parte di questo gruppo perché studiano comunque un animale,

ma specifico: Homo sapiens).

Chi sono i biologi?

Stante ai dati a nostra disposizione, la maggior parte dei biologi rientra nella categoria degli zoologi...

... è solo che non tutti lo sanno, perché molti si occupano di studiare aspetti relativi a un solo animale per

tutta la loro vita: Homo sapiens.

Perché studiare zoologia?

In questo assomigliano un po’ ai medici, altri zoologi che studiano un solo animale per tutta la vita, ma un

biologo nella sua formazione deve conoscere il resto del mondo che lo circonda per tanti motivi.

Il motivo più semplice e immediato, in particolare per un biologo del XXI secolo, è che comunque negli studi

sull’uomo utilizzerà verosimilmente molti modelli animali: è fondamentale che li conosca bene.

Perché molti altri animali influenzano direttamente la vita dell’uomo: i parassiti.

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Perché molti altri animali influenzano direttamente la vita dell’uomo: gli animali che sfruttiamo noi.

Oppure sfruttiamo le conoscenze che derivano dal loro studio: biomimetica.

Perché molti altri animali hanno influenzato direttamente la vita dell’uomo: gli animali che attaccano le

nostre colture. 6

Perché molti altri animali influenzano direttamente la vita dell’uomo: gli animali che danneggiano

manufatti.

Per conoscere l’interattivo mondo in cui viviamo. Per la conoscenza in sé stessa. Perché la zoologia

permette uno sguardo d’insieme sulla biologia.

Lo zoologo di ieri

Quasi totalmente dedicato agli aspetti tassonomici; padrone della biologia. Per molti versi una parte

consistente di biochimici e genetisti nascono dagli zoologi; ben presto si arrocca su posizioni di contrasto al

mondo del “molecolare”.

Lo zoologo di oggi

La tassonomia resta fondamentale, ma non è il suo unico approccio; corre il rischio di arroccarsi su posizioni

difensive; usa tecniche anche avanzate e all’avanguardia, ma spesso si perde in aspetti singoli (come del

resto molti dei suoi colleghi biologi); la posizione dello zoologo è però oggi “più debole”.

Lo zoologo di domani

Deve recuperare la competenza tassonomica, inquadrandola in un contesto più ampio; grazie alle sue

conoscenze organismiche deve avere una visione olistica della biologia; deve saper fungere da collante tra

diverse discipline biologiche; deve giocare un ruolo attivo nella ricerca del XXI secolo.

In zoologia si guardano immagini. Non bisogna mai credere facilmente alle apparenze quando si guardano

immagini. 7

Che cosa è un animale? Gli animali sono quelli più distesi in termini di biodiversità.

Esistono almeno 1,2 – 1,5 milioni di specie animali descritte

(in netta prevalenza insetti). Le stime ne riportano in media

tra 5 e 10 milioni. 1 milione sono insetti: distribuzione

asimmetrica --> alcuni sono molto più distribuiti rispetto ad

altri

Cellula animale, protozoo (vuol dire animale antico ed è unicellulare) gli animali sono pluricellulari (non

hanno una parete cellulare).

Sono eterotrofi, ingestione --> mangio portando il cibo nell’apparato digerente.

Ci sono degli animali autotrofi, animali che hanno perso l’apparato digerente: esistono delle eccezioni.

Ma queste definizioni lasciano il tempo che trovano. Meglio pensare agli animali sulla base delle loro

“necessità”.

Una definizione funzionale di animale

Noi potremmo dare una definizione funzionale dell’animale: animale organismo che risponde in questa

maniera alle necessità che incontra. Definizione data sulle risposte di un determinato organismo a delle sue

esigenze. 8

1. Animale deve isolarsi dall’ambiente esterno (tegumento è ciò che isola l’organismo dall’ambiente

sterno, può essere una sola membrana poi diventa esoscheletro).

2. Sostegno (gli scheletri che possono essere di vario tipo: idroscheletro (è una struttura di sostegno,

scheletrica basata su dell’acqua) /endoscheletro (categoria più ampia che comprende anche

l’endoscheletro) --> il tegumento e lo scheletro comunicano fra di loro

3. Muscolatura (permette il movimento e collega il tegumento all’esoscheletro).

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4. Digestione (la maggior parte degli animali ha due aperture) ci sono animali che però hanno solo

una cavità: bocca/ano (gli aprocti); le feci sono il materiale indigerito.

ESCREZIONE NON PRODUCE FECI MA URINA

LA DIGESTIONE PRODUCE FECI

5. Scambiare gas respiratori (anidride carbonica è un catabolita, quindi la respirazione svolge anche la

funzione escretoria, ovvero elimina un escretore).

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6. Distribuire nel corpo (non ci sono distribuzioni di alimenti, ormoni… basati solo sulla circolazione).

7. Escrezione: eliminare i cataboliti (prodotto finale da un processo metabolico, per esempio da un

processo che produce ATP) e regolare osmosi (catabolita azotato è prodotto nella scomposizione

degli amminoacidi). Osmoregolazione: regolare la quantità di acqua che è presente in maniera

corretta tra le due membrane. Regolare la pressione osmotica che ci sono tra fluidi.

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8. Controllo endocrino: controllo che precede il controllo nervoso. Dopo che arriva il controllo

nervoso non avviene una sostituzione del controllo endocrino.

9. Difendersi, già le spugne sanno riconoscere il self. Inizia il sistema immunitario, già dalle spugne;

riesco a riconoscere ciò che è esterno a me, inizia il processo che chiamiamo immunità.

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10. Riprodursi: è molto importante dal punto di vista evolutivo ma non è essenziale per la vita;

l’animale può rinunciare alla riproduzione, invece alle altre funzioni non può rinunciare. (la

riproduzione avviene attraverso i gameti).

11. Controllo nervoso e ricezione stimoli: gli organi di senso servono per portare il mondo esterno nel

mondo interno 13

Tutte queste funzioni servono per la sopravvivenza dell’animale. Ma non necessariamente in tutti gli animali

queste funzioni rappresentano un organo/apparato.

L’organizzazione complessiva del corpo di un animale è il suo bauplan (modello organizzativo del corpo di un

animale), che condivide con altri organismi che appartengono al suo stesso phylum.

Simmetria

L’aspetto generale di un animale ne determina la simmetria, che è dettata, in prima analisi dall’aspetto

esterno. Questo però non sempre rappresenta anche le caratteristiche interne.

Possiamo descrivere 5 condizioni:

• Assenza di simmetria: non esistono piani che suddividono l’animale in metà speculari

o Le spugne non presentano una vera e propria simmetria

o La simmetria degli organi interni può essere asimmetrica anche in un organismo simmetrico

• Simmetria sferica: non ci sono assi corporei preferenziali e qualunque piano

passante per il centro suddivide il corpo in due metà speculari.

o È tipica in molti protozoi (es. eliozoi)

• Simmetria radiale o raggiata: esistono molti (ma non infiniti come nella sferica)

piani che suddividono l’animale in metà speculari. I piani possono essere 4

(simmetria tetramera), 5 (s. pentamera), 6 (s. esamera) e così via.

o La simmetria radiale è tipica di polipi e meduse

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• Simmetria biradiale: è una combinazione della simmetria radiale e della bilaterale. Su una base

simmetrica radiale la presenza di coppie di strutture evidenzia anche un piano di simmetria

bilaterale.

o Presentano simmetria biradiale gli ctenofori

o Alcuni casi di simmetria biradiale potrebbero essere

considerati simmetria rotazionale: le parti corporee si

ripetono ad angoli fissi

• Simmetria bilaterale: esiste un solo piano (sagittale) che suddivide l’animale in due metà speculari.

o Caratterizza la maggior parte degli animali

Quello che prevale nella simmetria è l’aspetto esterno.

Bilateralità

Il controllo dello sviluppo relativamente alla simmetria è piuttosto fine negli animali.

Per capire se un animale ha una simmetria, bisogna far passare dall’animale dei piani rispetto

al piano sagittale (un piano che decorre in senso antero-posteriore e divide un corpo in due

parti, destra e sinistra) dell’animale.

Non esiste la bilateralità perfetta, anche il nostro viso non ha la parte sinistra uguale alla parte

destra.

Ernst Haeckel --> è stato un biologo, naturalista, evoluzionista, artista, filosofo e medico tedesco, coniò

termini scientifici poi entrati nell’uso comune, come ecologia, phylum e cellula staminale.

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Implicazioni

Dalla definizione funzionale di animale, si deduce che le funzioni possono essere svolte da strutture

specifiche e dedicate (apparati e/o sistemi) oppure da strutture adibite ad altre funzioni.

apparato: insieme di organi che sistema: insieme di organi che derivano da una

hanno origine embrionale differente comune origine embrionale

apparato tegumentario sistema muscolare

apparato digerente sistema scheletrico (endoscheletro)

apparato respiratorio sistema circolatorio

apparato uro-genitale sistema linfatico

sistema endocrino

sistema nervoso

sistema immunitario

Le funzioni – tegumento

Già a livello dei protozoi possiamo osservare un isolamento dall’ambiente esterno che non è semplice.

Un eucariote unicellulare è separato dall’ambiente esterno tramite la membrana cellulare, a volte con

strutture protettive (teche, gusci).

Un animale si isola con un epitelio.

Gli invertebrati hanno epiteli monostratificati che chiamiamo epiderma (può essere morfologicamente

diverso: squamoso o altre). Alcuni epiteli (interni o esterni) presentano cellule polinucleate: fusione di

cellule che all’inizio erano separate (erano singole cellule, dette sincizi, sono delle cellule basali).

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Il nucleo viene raddoppiato/duplicato. La cellula viene separata in delle cellule figlie (citodieresi).

Se invece la condizione di pluricellulari viene raggiunta in seguito a

divisioni nucleari non seguite da successive divisioni cellulari, la

condizione è nota come plasmodio.

I vertebrati hanno un epitelio pluristratificato che chiamiamo epidermide.

Questo è un vero proprio tessuto che ha una lamina basale.

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L’epiderma degli invertebrati può secernere una cuticola (non è di

cheratina: proteina presente solo nei vertebrati), in questo caso

sarebbe più corretto parlare di ipoderma perché l’epitelio non è

direttamente a contatto con l’esterno. Chiamo ipoderma ciò che è

epiderma; esoscheletro). Quando è presente una cuticola,

l’epiderma va sotto alla cuticola e diventa un ipoderma.

Se tocco un invertebrato senza cuticola, tocco l’epiderma, se

toccassi invece un invertebrato con una cuticola, toccherei la sua

cuticola perché l’epiderma è sottostante e diventa ipoderma.

cuticola di un nematode

L’epidermide non presenta cuticole, ma è protetta da uno strato corneo che può anche essere molto spesso.

L’epidermide si appoggia (sotto la lamina basale) sul derma.

L’epidermide presenta gli annessi cutanei (sopra il tegumento), che sono essenzialmente:

• Scaglie dei “pesci” (LE SQUAME SONO DEI RETTILI, LE SCAGLIE SONO DEI PESCI!)

• Squame dei rettili (inclusi gli uccelli)

• Penne e piume dei rettili (uccelli)

• Peli dei mammiferi

• Corna e i palchi dei mammiferi (l’interno di un corno di un

rinoceronte è fatto di peli di un rinoceronte sedimentati. I

PALCHI NON SONO CORNA E NON SONO DI CHERATINA!)

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Le funzioni – sostegno

Un eucariote unicellulare si sostiene con la pressione del citoplasma (che di fatto è funzionalmente un

idroscheletro). La pressione è finemente regolata.

Nelle spugne compare un sistema di sostegno (di fatto un

endoscheletro) con spicole di diversa natura, ma non connesse con

muscoli. Gli esoscheletri possono essere anche elastici. Non

bisogna immaginare cuticole ed esoscheletri molto rigidi, la

maggior parte di esoscheletrici sono molto dinamici, alcuni

esoscheletri possono essere acqua.

In molti invertebrati il sostegno è dato da una cuticola o

esoscheletro (artropodi) a volte in abbinamento con un

idroscheletro (nematodi).

La cuticola e un esoscheletro sono due termini che possono essere

considerati sinonimi.

Il mondo animale deriva da un mondo unicellulare. La prima struttura di sostegno deriva dalla presenza

interna di un liquido, che permette di avere turgidità.

I cordati all’inizio della loro storia evolutiva hanno un idroscheletro. Alcuni invertebrati (echinodermi, non

sono ancora vertebrati ma neanche propriamente invertebrati) presentano un dermascheletro (una sorta di

endoscheletro; lo scheletro è all’interno del derma). I vertebrati hanno un endoscheletro. L’invertebrato ha

solitamente l’idroscheletro, però la maggior parte degli insetti presenta l’esoscheletro.

Le funzioni – movimento

Un gruppo di protozoi si organizza per realizzare un metazoo (un animale), i protozoi sono all’origine dei