Zoologia

Zoologia come parte della biologia

La zoologia è la disciplina che riguarda lo studio scientifico sugli animali e la vita degli

animali. L’uomo si è interessato all’esistenza animale fin dai tempi della preistoria, come

dimostrano i miti e la realizzazione delle pitture rupestri.

Fino all’800, la zoologia è stata una scienza descrittiva e basata sulle osservazioni. Grazie

a Darwin e alla teoria genetica, è diventata più scientifica e allineata al Metodo. Sono nate

diverse specializzazioni, ciascuna relativa a uno dei taxa: entomologia (insetti), ornitologia

(uccelli), ittiologia (pesci), mammalogia (mammiferi) ed erpetologia (rettili e anfibi). Altre

riguardano anatomia, fisiologia, ecologia (relazione fra animale e ambiente) ed etologia

(comportamento animale).

Esistono due approcci alla zoologia: può essere vista come una scienza fondamentale o

“di base”, che ha l’obiettivo di risolvere problemi fondamentali e portare ad una maggiore

comprensione della vita animale. In alternativa, viene considerata scienza “applicata”, che

si prefigge la risoluzione di problematiche specifiche e di tipo pratico, legate al benessere

umano e all’ambito medico. Ad esempio, lo studio del ciclo vitale e del processo

metamorfico di Aedes albopictus, la zanzara tigre, riguarda la zoologia “di base”: questo

animale inizia la sua vita all’interno di un uovo, deposto in ambiente umido o acquoso, si

sviluppa a formare una larva, prima di diventare pupa e poi organismo adulto. L’adulto

diventa tale in seguito al processo di sfarfallamento, ed è anche chiamato “immagine”. Al

contrario, l’ideazione delle modalità di contrasto è parte dell’applicazione delle conoscenze

zoologiche. L’approccio applicato riguarda l’uso di insetticidi o larvicidi, che agevola l’uomo.

La zoologia come scienza implica l’utilizzo del Metodo, che è di tipo ipotetico-deduttivo: si

parte dal piano/disegno logico e sperimentale, per poi raccogliere e valutare le informazioni.

È necessaria la presenza di un gruppo di controllo, opposto al gruppo sperimentale, che non

sia sottoposto al trattamento, per valutare l’efficacia dello stesso. Un esempio sono i topi

che, in una procedura sperimentale, sono lasciati in condizioni “naturali”. È fondamentale

che si possa ripetere l’esperimento, affinché assuma carattere universale, e che questo

venga divulgato, con i relativi risultati ottenuti. Non deve esserci pregiudizio, affinché si

.

possano svolgere le operazioni in totale neutralità

I 5 regni

1.​ Monere: sono archeobatteri (primitivi) ed eubatteri (veri batteri). Sono tutti procarioti,

ovvero privi del carion, il nucleo cellulare. Il loro materiale genetico si trova disperso

nel citoplasma.

2.​ Protisti: sono organismi formati da una sola cellula totipotente. Sono un esempio i

protozoi.

3.​ Piante: sono organismi pluricellulari autotrofi.

4.​ Funghi: sono pluricellulari eterotrofi, che si nutrono per assorbimento.

5.​ Animali : sono pluricellulari eterotrofi e si nutrono per ingestione.

Protisti, piante, funghi e animali sono regni di eucarioti: il materiale genetico degli organismi

è racchiuso all’interno di una membrana nucleare. Gli esseri viventi sono suddivisi in 3

domini: bacteria, con gli eubatteri; archea,degli archeobatteri; ed eurkaya, riguardante tutti

gli eucarioti. 1

Organizzazione gerarchica della vita

· Cellula : è l’unità più piccola che abbia capacità di vivere e riprodursi, sia

indipendentemente che come parte di un organismo pluricellulare.

· organismi pluricellulari : sono composti da una molteplicità di cellule interdipendenti

e in collaborazione fra loro.

· popolazione : è un gruppo di individui della stessa specie che abitano nella stessa

area

· comunità : è l’insieme delle popolazioni di tutte le specie della stessa area abitativa

· ecosistema: è un gruppo di comunità che interagiscono con il loro ambiente fisico

condiviso

· biosfera: raggruppa tutte le regioni della crosta terrestre, dell’ambiente acquatico e

dell’atmosfera terrestre che sostengono la vita

Organizzazione gerarchica della complessità animale

· ​ Organizzazione Protoplasmatica: riguarda i protisti, tra cui parameci e ciliati, che si

presentano come unica cellula totipotente

· ​ Organizzazione Cellulare: implica un’unione in colonie di organismi. Un esempio

sono organismi flagellati come i volvox, riuniti in gruppi coloniali.

· ​ Organizzazione cellulare-tissutale : come nei polipi e nelle meduse degli cnidari, le

cellule si aggregano in tessuti. Questo non avviene nei poriferi, unici animali privi di

tessuti.

· ​ Organizzazione organo-tissutale: i tessuti si organizzano in organi. I platelminti, ad

esempio, sono provvisti di protocerebro.

· ​ Organizzazione organo-sistema: affianca il passaggio dalla simmetria radiale a

quella bilaterale e prevede la formazione di sistemi di organi. È riconoscibile a partire

da anellidi, artropodi e anfibi anuri.

Modello strutturale o Bauplan: Descrive il modo in cui si presentano gli organismi. A

partire dagli unicellulari, tra cui i coanoflagellati, si delineano caratteristiche sempre più

complesse, fino ad arrivare agli animali vertebrati.

Simmetria corporea: indica la disposizione delle strutture corporee rispetto ad un asse

del corpo stesso. Esistono animali simmetrici e asimmetrici. La maggior parte degli

organismi asimmetrici fa parte del phylum dei poriferi. Si possono individuare diversi tipi di

simmetria:

· Sferica: è assente nel mondo animale, ma tipica dei protozoi, come gli amebini.

Prevede che ogni piano passante per il centro divida il corpo dell’organismo in metà

equivalenti o speculari.

· Radiale: è comune negli cnidari, in cui più piani mediani dividono il corpo in parti

speculari. Sono animali “senza capo né coda”, dotati di scarso movimento.

· Bilaterale: un piano divide il corpo in parti speculari. Sono presenti movimento,

cefalizzazione e centralizzazione del sistema nervoso. Si forma il cephalon, ovvero il

capo anteriore, in cui è concentrata la maggior parte degli organi sensoriali e il

tessuto nervoso. Determina la polarità corporea. 2

Il Celoma : È una cavità interna, detta “secondaria”, che circonda l’intestino e contiene il

liquido celomatico. È una componente che aumenta la flessibilità e la complessità corporea,

ospita gli organi viscerali e consente l’accrescimento. È uno scheletro idrostatico. A seconda

della presenza o assenza del celoma, gli animali sono classificati in:

· acelomati : ne sono privi. Analizzando i platelminti in sezione trasversale, non si

individua un celoma. Sono detti “vermi piatti” per la mancanza di una cavità: al

contrario, presentano tessuto di riempimento attorno alla cavità digerente.

· pseudocelomati: sono i nematodi, che possiedono un “falso celoma”. In sezione

trasversale, si nota una cavità, provvista di liquido.

· eucelomati: lo sono tutti gli animali, a partire dagli anellidi. Il loro celoma è rivestito dal

peritoneo, differenza sostanziale rispetto allo pseudoceloma. Gli organi sono

mantenuti al loro posto grazie ai mesenteri. A questa categoria appartengono gli

schizocelomati e gli enterocelomati, che si distinguono per l’origine del celoma.

Metameria: è la ripetizione seriale di segmenti lungo l’asse longitudinale del corpo. Può

essere omonima, se tutti i metameri sono uguali fra loro (nereidi); o eteronoma, quando c’è

regionalizzazione e i metameri sono differenziati. In questo caso, come nei sabellidi, si

distinguono capo, torace e coda.

Omologia : riguarda strutture che hanno la stessa origine embrionale e la stessa origine

evolutiva. Possono svolgere funzioni diverse in specie diverse. Sono un esempio le ali degli

uccelli e le pinne dei cetacei.

Analogia: riguarda strutture con differente origine embrionale ed evolutiva. La funzione

svolta è la stessa, aspetto reso possibile grazie al fenomeno della convergenza evolutiva,

secondo cui specie diverse, che vivono e si sono adattate ad ambienti simili, evolvono

caratteristiche morfologiche e funzionali analoghe, finendo per somigliare moltissimo, pur

non avendo parentela in comune. Sono analoghe le ali degli uccelli e degli insetti.

Le macromolecole della vita

L’acqua è la sostanza che rende possibile la vita sulla Terra. Tutti gli organismi sono

composti per la maggior parte da acqua e vivono in un ambiente che ne sia caratterizzato.

La vita ha avuto origine e si è evoluta nell’acqua per tre miliardi di anni, prima di diffondersi

sulla terraferma. L’acqua si presenta in tutti e tre gli stati di aggregazione della materia:

solido, liquido e gassoso. Ha numerose proprietà:

· Riduce lo stress chimico-fisico sugli organismi che la abitano

· Ricopre spazi abbondanti (ambiente marino e acque dolci)

· Presenta un’alta produttività, ovvero fornisce nutrimento per tutti i suoi abitanti

· Facilita il movimento 3

· Permette la dispersione dei gameti (“fumata” di gameti), larve e adulti. Le larve sono la

forma derivata dallo zigote, quindi rappresentano lo stadio giovanile.

· Permette la diluizione delle scorie metaboliche (cataboliti), ovvero feci e urine. Gli

animali acquatici producono un’urina che, sulla terraferma, sarebbe fortemente

dannosa per gli organismi stessi, a causa della sua concentrazione.

· Presenta un’elevata tensione superficiale

· Può formare uno strato di ghiaccio superficiale, con funzione protettiva dell’ambiente

sottostante dall’aria fredda all’esterno. Questo aspetto agevola la sopravvivenza e la

vita del krill antartico.

L’acqua marina: È estremamente favorevole alla vita animale, grazie a una serie di

proprietà specifiche:

· Elevata capacità termica, che non ammette sbalzi termici

· Salinità stabile, misurata in per millesimi

· Elevata densità

· pH e concentrazione ionica stabili

Habitat marini

· Zona Neritica: va dalla battigia al margine continentale, è la parte più vicina alla costa

· Zona Bentonica: Benthos, va dal margine continentale alle fosse, attraverso la

scarpata continentale

· Zona Oceanica: è la grande massa d’acqua, suddivisa in ulteriori fasce

· Piana Abissale

L’ambiente marino si distingue anche in due ulteriori aree: la zona fotica permette la

penetrazione dei raggi del sole, mentre la zona afotica non lascia che i raggi solari la

attraversino. Il passaggio tra le due dipende dalla trasparenza dell’acqua. Si chiamano

forme bentoniche gli organismi che si trovano a stretto contatto con il fondo. Molte di

queste forme sono piatte, mentre altre sono in grado di seppellirsi o nascondersi nelle rocce.

Si distinguono forme sessili (ferme), erranti (in grado di muoversi) e sedentarie (dotate di

scarsa mobilità). Le forme bentoniche possono appartenere all’epifauna (sopra il fondo),

all’infauna (sotto il fondo) o alla fauna interstiziale.Sono forme pelagiche tutte quelle

natanti. Gli organismi Planctonici si spostano seguendo la corrente: l’oloplancton è in

questa forma durante tutto il corso della vita, mentre il meroplancton subisce una modifica.

Diventa parte del necton, un gruppo di forme pelagiche in grado di nuotare controcorrente.

Vi appartengono tutti i vertebrati acquatici, ad eccezione dei cefalopodi.Tutti gli organismi

sono costituiti di acqua in quantità dal 70% al 95%. Nelle cellule, l’acqua è particolarmente

abbondante nei vacuoli contrattili, che regolano l’equilibrio idrico interno tramite un

meccanismo di sistole e diastole.

Il carbonio e i suoi composti

La materia vivente è costituita da C, O2, H, N, oltre P e S. Il carbonio ha la capacità di

formare macromolecole e composti organici, di dimensioni variabili, dalla CO2 alle

4

proteine. La vastità molecolare derivata dal carbonio ha contribuito all’ampia diversità tra

gli organismi. Le macromolecole sono carboidrati, proteine e acidi nucleici; mentre i lipidi

non ne fanno parte. Questo tipo di composto ha un elevato peso molecolare, che supera i

50.000 dalton; molte sono polimeri, ovvero costituite da una serie di monomeri. La sintesi dei

polimeri avviene grazie ad una reazione di disidratazione, che comporta la perdita di

molecole d’acqua. Ogni monomero aggiunto implica la formazione di una molecola di acqua.

Il processo inverso è l’idrolisi, attraverso la quale i polimeri vengono scissi nei loro

monomeri. Questo prevede l’addizione di molecole d’acqua, che rompono i legami e

rimpiccioliscono il polimero considerato. Le reazioni idrolitiche sono tipiche dei processi

digestivi.

Carboidrati: sono le macromolecole che comprendono mono-, di- e polisaccaridi; e

vengono utilizzati come combustibili e materiale biologico da costruzione.

· Monosaccaridi: vengono classificati in base al numero di atomi di C presenti nello

scheletro carbonioso, a partire dai triosi (gliceraldeide), i più importanti al fianco di

pentosi (ribosio e desossiribosio) ed esosi (glucosio, che ha una forma ciclica se si

trova in soluzione acquosa). Possono essere distinti anche in base alla posizione

occupata dal gruppo carbonile: negli aldosi è localizzabile in C-1, mentre nei chetosi in

C-2.

· Disaccaridi: derivano dall’unione di due monosaccaridi, perciò sono dimeri.

L’aggregazione avviene tramite una reazione di disidratazione, che porta alla

formazione di un ponte ossigeno, un legame covalente glicosidico. Il maltosio deriva

dall’unione di due glucosio, il saccarosio si forma a partire da un glucosio e un

fruttosio.

· Polisaccaridi: sono gli unici carboidrati che possono essere definiti “macromolecole” e

sono costituiti da centinaia o migliaia di monosaccaridi. Possono avere funzione di

riserva, come nel caso dell’amido (vegetale) o del glicogeno (animale), entrambi

derivati del glucosio. Il glicogeno viene immagazzinato nel fegato e nelle cellule

muscolari. Fungono anche da materiale di costruzione di strutture cellulari e

dell’organismo: la cellulosa per i vegetali e la chitina negli animali. La chitina ha la

stessa consistenza della pelle, dà durezza e solidità. È una componente

dell’esoscheletro degli artropodi.

Lipidi: sono idrofobi e inclassificabili come macromolecole. Sono sprovvisti di monomeri e

sono:

· Cere: formano lo “strato ceroso” dell’esoscheletro degli artropodi. È particolarmente

abbondante negli organismi che vivono fuori dall’acqua, come gli insetti, mentre è

sottile nei crostacei.

· Pigmenti: danno colore, attraverso i cromatofori. Possono trovarsi nel centro della

cellula, conferendole poco colore, o diffusi, aumentando la concentrazione cromatica.

· Trigliceridi: sono formati da una molecola di glicerolo (alcol) e tre di acidi grassi, legate

fra loro tramite una reazione di disidratazione e attraverso legami estere (tra un

ossidrile e un carbossile). 5

· Fosfolipidi: formano la membrana cellulare e sono costituiti da un glicerolo, due acidi

grassi e un gruppo fosfato. La membrana è un doppio strato fosfolipidico, con teste

idrofile e code idrofobe.

· Steroidi: hanno uno scheletro carbonioso di 4 anelli fusi. Ne fanno parte gli ormoni

steroidei (sessuali).

Proteine: costituiscono il 50% del peso secco delle cellule eucariotiche e partecipano a

varie funzioni a livello cellulare e dell’organismo. Queste sono:

· Supporto Strutturale: sono proteine strutturali, tra cui la fibroina della seta. Altre sono:

collagene, che conferisce forma alla cellula; elastina, che dona elasticità; e cheratina,

contenuta in peli, capelli, unghie, piume degli uccelli e squame dei rettili.

· Deposito di Materiali: riguarda il deposito di amminoacidi e proteine come caseina ed

albumina

· Trasporto di Sostanze: l’emoglobina trasporta il ferro, mentre l’emocianina si occupa

del rame

· Comunicazione Interna Dell’organismo: sono gli ormoni, come insulina e glutatione

· Difesa Contro Gli Agenti Esterni: è principalmente svolta dagli anticorpi

· Recezione di Stimoli: si trovano in posizione strategica nella membrana cellulare e

rispondono alla presenza di stimoli chimici

· Movimento: ne sono responsabili actina e miosina, proteine contrattili e motrici,

costituenti di ciglia e flagelli.

Sono fondamentali anche gli enzimi, atti alla regolazione del metabolismo e alla

catalizzazione delle attività chimiche endocellulari. Tra questi, si trovano gli enzimi litici,

responsabili dei processi digestivi. Le proteine sono costituite a partire da un gruppo di 20

amminoacidi, che si uniscono a formare polipeptidi. I legami peptidici si creano tramite

reazioni di disidratazione. Tutti i peptidi hanno un terminale amminico, l’N-terminale, e uno

carbossilico, il C-terminale. Le proteine sono fibrose o globulari. Ogni amminoacido presenta

un carbonio alfa, legato a un gruppo carbossilico COOH, un idrogeno, un gruppo amminico

e un radicale variabile (o catena laterale).

Ogni proteina possiede da un minimo di 3 a un massimo di 4 strutture:

· Primaria: è la specifica sequenza amminoacidica, con i due terminali. Essendo

altamente specifica, anche la sola sostituzione di un amminoacido può portare a una

mutazione o malattia. La sostituzione dell’acido glutammico con la valina in posizione

6, ad esempio, causa emoglobina e anemia falciforme.

· Secondaria: riguarda l’avvolgimento o ripiegamento ripetitivo delle sezioni all’interno

della catena polipeptidica. La conformazione a α-elica è determinata da un

6

avvolgim