Zoologia: evoluzione, classi animali, parassiti e cicli vitali.

1 Zoologia

Animale = organismi eucarioti, pluricellulari, con cellule prive di parete, eterotrofi, che si nutrono per ingestione.

I funghi sono eterotrofi ma non si nutrono per ingestione.

• I batteri sono procarioti.

Utilizzo delle sostanze nutritive assunte con alimentazione:

• Catabolismo (produzione di energia) = dal complesso al semplice.
• Anabolismo (consumo di energia) = dal semplice al complesso.

Diversità

• Biologia evolutiva (origine).
• Etologia (adattamento all’ambiente).
• Tassonomia (classificazione).
• È discontinua (sono tutti diversi).

Zoologia = studio della diversità animale -> la sua origine, il suo significato adattativo, la sua evoluzione e la sua classificazione.

Specie = categoria per classificare gli individui animali, raggruppare le diversità.

Gruppo di individui interfertili che occupano la stessa nicchia ecologica.

• La variabilità in natura non è continua.
• Concetto di biospecie -> si incrociano e occupano stessa nicchia ecologica.
• Concetto filogenetico -> cladistico ed evolutivo di specie (stesse caratteristiche dal punto di vista evolutivo).

Classificazione = risale da Linneo che inventò il sistema binario (nome genere + nome specie).

• Drosophila melanogaster (D. melanogaster).
• Homo sapiens (H. sapiens).

Specie – genere – famiglia – ordine – classe – phylum – regno – dominio – vita.

• Leo pantera felidae carnivora craniata chordata animalia eukarya (leone).

La classificazione non ha solo il compito di organizzare la diversità in classi ma definisce anche la relazione tra i diversi organismi (elementi in comune).

Carattere

Carattere (elementi morfologici o molecolari per distinguere un animale dall’altro):

• Plesiomorfo = primitivo -> comune all’antenato del gruppo, può essere perso.
• Apomorfo = derivato -> compare in piccolo gruppo di individui.
• Simplesiomorfie = caratteri plesiomorfi condivisi -> caratteri antichi condivisi da due o più gruppi.
• Sinapormorfie = caratteri derivati condivisi da due o più gruppi.

Analogie (omoplasie o convergenze evolutive) omologie = simile origine embrionale e evolutive ma assumono funzioni diverse gruppi:

• Polifiletico = non hanno per forza una origine in comune (animali omeotermi).
• Monofiletico = origine embrionale comune (sauropodi).
• Parafiletico = ha un predecessore ma non comprende tutti i gruppi derivati (rettili).

2 Evoluzione

Evoluzione = teorie Lamarck e Darwin.

• Lamarck = teoria dei caratteri acquisiti, l’uso e il disuso -> aumenta la complessità, non c’è estinzione, ereditabilità, pressione selettiva, pensa a livello di individuo.

Si accorse della possibilità di passare da un fossile all’altro con dei cambiamenti (una specie poteva passare ad un’altra specie).

Essendo un creazionista (Dio crea le specie), pensava che una specie nel corso del tempo potesse cambiare ma non può originare altri gruppi -> cambiamenti filetico (avviene nella stessa specie del tempo, non a nuove).

• Darwin (“L’origine della specie” 1859) = teoria della selezione naturale -> variabilità dei caratteri, prevede estinzione, ereditabilità, pressione selettiva, pensa a livello di popolazioni (specie).

Le specie possono dare vita a gruppi diversi, nuove specie (speciazione).

• No idea di Dio creatore che crea tutti i gruppi.
• Per Darwin è necessaria anche la selezione = cambiamenti casuali ed ereditabili -> individui di una popolazione diversi tra loro.

Neodarwinismo = la diversità viene generata anche dalla variabilità delle mutazioni -> il sistema molecolare non sempre riesce a correggere gli errori.

• Alcuni esempi sono dovuti alla deriva genetica = origine casuale di una specie.

Il termine teoria è il modello che meglio descrivere il fenomeno oggetto di studio (non è sinonimo di ipotesi).

Variabilità

Variabilità:

1) Il punto di partenza della teoria della speciazione di Darwin è la gli individui di una stessa popolazione mostrano grande variabilità nelle loro caratteristiche, di cui molte ereditabili.

• Popolazione = insieme di individui di una specie che vivono in un certo periodo in un determinato territorio.

Nel periodo in cui Darwin viveva, si stava sviluppando la sociologia: se le risorse rimangono le stesse ma la popolazione cresce, si crea conflitto -> trasporta l’idea di conflitto in ambito più generale, ipotizzando la selezione naturale.

• La popolazione entra in conflitto perché le risorse sono limitate.
• In realtà buona parte della variabilità è generata dalla deriva genetica = selezione casuale.

2) Selezione naturale (ambientale, per il cibo e elementi naturali) vs sessuale (dovuta al sesso, selezione del partner).

Tre tipi di effetti:

• Stabilizzante = stabilizza la popolazione per un certo carattere (più presente maggiormente di solito nella popolazione di origine).
• Direzionale = cambiamento della popolazione verso un determinato carattere diverso da originale.
• Divergente = verso due estremi, nascita di due popolazioni diverse che sono gli estremi dell’originale.

Speciazione

Speciazione (dipende da dove avviene):

• Allopatrica = due ambienti separati.

Deriva da isolamento geografico -> il flusso genico è provocato da una barriera geografica che ha isolato una data popolazione.

• Simpatrica = coabitano nello stesso ambiente.

Isolamento di tipo riproduttivo, evolvono nello stesso ambiente senza separazione geografica.

• Peripatrica = una popolazione derivata da una originaria, si separa.

Si crea quando una piccola popolazione si trova isolata ai margini di una popolazione più grande (effetto del fondatore).

La nuova popolazione si crea in base ai caratteri che porta il fondatore.

• Parapatrica = una popolazione derivata da una originaria ma adiacenti.

La divergenza avviene all’interno di popolazioni che non sono totalmente isolate geograficamente ma possiedono una ristretta zona di contatto.

Cosa mantiene due specie distinte? Barriere riproduttive (mantengono separate la specie).

Sono caratteristiche biologiche proprie degli organismi che impediscono a specie affini di incrociarsi e isolano i pool genici delle specie.

Prezigotiche = impediscono l’accoppiamento o fecondazione tra specie diverse.

• Isolamento temporale = due specie si accoppiano in momenti diversi.
• Isolamento ecologico = convivono ma occupano nicchie ecologiche diverse.
• Isolamento comportamentale = non c’è attrazione sessuale tra specie differenti.
• Isolamento meccanico = incompatibilità tra gli organi sessuali di maschi e femmine.
• Isolamento gametico = i due individui possono accoppiarsi, ma i gameti non possono formare uno zigote e fecondare.

Postzigotiche = agiscono solo dopo che si sono formati zigoti ibridi derivanti dall’unione di gameti provenienti da specie diverse.

• Sterilità degli ibridi = completano lo sviluppo ma sono sterili, non si verifica flusso genico tra specie parentali.
• Non vitalità degli ibridi = i geni di due specie parentali non sono compatibili, gli ibridi non sopravvivono.
• Degenerazione degli ibridi = la prima generazione di ibridi è vitale e fertile, ma quando si accoppiano generano prole debole e fertile.

Riproduzione

Agamica asessuata

Agamica (asessuata).

Tipica di alcuni invertebrati, molto diffusa nei batteri (scissione binaria).

Nei metazoi è legata alla persistenza di cellule indifferenziate (epimorfosi) o grazie allo sdifferenziamento di cellule differenziate, regrediscono alla soluzione indifferenziata (morfallassi).

• È un evento clonale.

Figura 1 -- Frammentazione frammentazione.

• Scissione (longitudinale o trasversale).
• Gemmazione = processo di riorganizzazione tissutale che porta all’elaborazione di ammassi di cellule che emergono dalla superficie del corpo e poi si staccano da esso.

Gamica sessuata

Gamica (sessuata).

Porta alla formazione di speciali cellule (gameti) che si fondono (singamia).

Figura 2 - Scissione.

• Ha bisogno dello sviluppo di organi speciali (apparato riproduttore).

Porta alla formazione di individui diversi dai genitori.

• Isogamia = gameti morfologicamente simili.
• Anisogamia = gameti diversi, microgamete (spermatozoo) e macrogamete (cellula uovo).

Perché si sviluppa riproduzione sessuata maggiormente della asessuata?

Ipotesi della regina rossa = dopo che un numero di individui sviluppa riproduzione sessuata, per competizione anche gli altri sviluppano riproduzione sessuata.

Ipotesi delle nicchie = essendo individui leggermente diversi (aumento variabilità genetica), possono occupare nicchie ecologiche leggermente diverse, quindi maggiore probabilità che una parte dei figli sopravviva.

Due tipi di riproduzione sessuata:

• Gonocorsimo = per anfimissi (da due individui diversi).
• Ermafroditismo = individuo che ha gameti maschili e femminili, per anfimissi (ermafroditismo insufficiente, sono necessari due individui) o automissi (ermafroditismo sufficiente, basta un solo individuo), può essere simultaneo o sequenziale (proteroginico, ossia prima femminile e poi maschile; o proteroandrico, primo maschile e poi femminile).

Partenogenesi = sviluppo di individui da cellula uova non fecondata, avviene per riproduzione virginali della cellula uovo.

Non è detto che porti solo a progenie femmine e può essere facoltativa, casuale o obbligatoria. Se si alterna alla riproduzione anfimittica, viene detta ciclica e il ciclo dell’organismo eterogonico. Se è continua è legata al sesso femminile.

Da aploide come tornare diploide senza fecondazione?

• Automittica = fusione con il primo o secondo globulo polare.
• Apomittica = arresto della meiosi.

Cicli vitali

• Ciclo aplonte = (per la maggior parte della vita aploide, diventa diploide solo per riprodursi)) da uno zigote 2n esso va subito incontro a meiosi e forma individuo aploide n. Non va incontro a mitosi, ma direttamente a meiosi (l’unica fase diploide è lo zigote) -> plasmodio.

L'unica fase diploide del ciclo è rappresentata dallo zigote. La gamia, con la conseguente formazione dello zigote, è immediatamente seguita dalla meiosi che produce delle meiospore. Ognuna di queste può accrescersi fino a formare un individuo le cui cellule avranno un corredo cromosomico "n" (aploide).

Lo zigote origina dall'unione di due cellule riproduttive aploidi, i gameti. La meiosi dello zigote porta alla formazione di quattro cellule aploidi.

• Ciclo aplodiplonte = la meiosi avviene a metà, misto di fase aploide e fase diploide. Zigote diploide va incontro a meiosi e fa generazioni aploidi fino a quando non incontra un diploide.

È caratterizzato da due fasi, una aploide che produce i gameti, ed una diploide. Nel ciclo aplodiplonte sono presenti due generazioni; un individuo diploide ed uno aploide, entrambi capaci di riprodursi. Sono quindi presenti due generazioni nello stesso ciclo vitale. Il ciclo aplodiplonte è presente, anche se raramente, in alcuni animali, come i celenterati. Le generazioni che si alternano sono, tuttavia, entrambe diploidi ed eteromorfiche e vanno da una forma a polipo coloniale ad una forma a medusa (anche alcuni protozoi).

• Ciclo diplonte = (maggior parte della vita diploide, produce gameti aploidi)) la meiosi avviene subito prima, ciclo dell’uomo, per la maggior parte della vita è diploide. Le uniche cellule aploidi sono i gameti.

Protozoi

Protozoi.

Classe eterogenea di organismi unicellulari eucarioti (alcuni fanno bioluminescenza e fotosintesi). Ci sono forme a vita libera, commensali, simbionti e patogeni. Le forme parassitarie sono:

Gli apicomplexa sporozoa

1) Gli apicomplexa (sporozoa).

• Sono tutti parassiti.
• La pellicola è formata da una membrana plasmatica e due membrane interne, interrotta a livello di micropori con funzione di citostomi.

Nello stadio infettivo (sporozoita) mostrano un complesso apicale:

• Conoide = funzione meccanica.
• Anelli polari = ispessimento delle membrane.
• Roptrie = organelli clavati con enzimi litici.
• Micronemi = organelli secernenti (proteine).

Hanno alti organelli e un ciclo aplonte trifasico (sporogonia o merogonia, gamogonia, schizogonia).

lo della malaria -> ciclo aplonte (plasmodium).

CIC Se sono infette, attraverso la saliva possono trasferire patogeni.

• Quando Plasmodium è in ghiandole salivari, è in forma aploide che si chiama sporozoiti.
• Gli sporozoita nell’uomo vanno in primis al fegato e infettano alcune cellule.
• Si dividono per scissione binaria formando il cosiddetto schizonte.
• La cellula schizonte rilascia plasmodium in circolo (merozoiti), quindi inizia la fase eritrocitica (infetta le cellule del sangue).
• Trofozoiti = plasmodium che infettano gli eritrociti e si moltiplicano.
• La malaria tipicamente ha febbri cicliche (cicli di rottura e invasione degli eritrociti). Alcuni plasmodium vanno in ibernazione, infettano la cellula del fegato e non si replicano. Dopo anni, si svegliano e riprendono il ciclo.
• Nei globuli rossi alcuni non vanno incontro a divisione ma si differenziano in gametociti (in un eritrocita si forma solo un gametocita).
• La zanzara acquista gametociti dal sangue dell’uomo.
• Il gametocita sflagella e forma 8 microgametociti sflagellati.
• Si ha fusione di un macrogametocita e di un microgametocita (zigote) nello stomaco della zanzara.
• Lo zigote si incista nella landa vasale dell’intestino e forma un oocinete e poi si sviluppa in ovocisti.
• Formano sporozoiti e l’ovocisti matura si rompe e li rilascia, che migrano verso le ghiandole salivari della zanzara.
• Vengono trasmessi dalla saliva della zanzara.

Babesia

Un altro esempio è la Babesia.

• La zecca trasferisce babesia sottoforma di sporozoite che infetta direttamente le cellule del sangue.
• Si formano gametociti che formano zigote mobile che invade le cellule dell’epitelio dell’apparato digerente.
• Dopo la meiosi vengono liberate alcune forme cineti.
• Possono invadere o le uova della zecca o finire nelle ghiandole salivari (quindi può essere trasmessa al nuovo ospite o alla prole).

Sarcodina amebe

2) Sarcodina (amebe).

Nelle specie prive di guscio, presentano una pellicola semplice per lo più formata da membrana plasmatica.

• Presentano estroflessioni corporee (pseudopodi), usati per ingestione e locomozione in alcuni casi (ectoplasma e endoplasma sono le due suddivisioni del citoplasma esterno e interno).
• Vacuoli = regolazione della pressione osmotica.
• Presentano pochi organuli.

Esempio: Entamoeba histolytica.

• Le cisti arrivano nell’apparato digerente e maturano in trofozoiti che si dividono per scissione binaria.
• Le cisti escono con le feci, contaminando cibo o acqua.
• Alcuni trofozoiti possono contaminare altri tessuti al di fuori dell’apparato digerente.

Nei cani la patologia è meno grave, l’effetto più comune è la diarrea.

Ciliophora

3) Ciliophora = portatori di ciglia.

All’esterno della loro cellula hanno una struttura appendicolare con ciglia.

• 2 nuclei = macronucleo e micronucleo.
• Cavo orale = dedicato a assunzione di cibo.

Esempio: Paramecio.

Organismo che si può far crescere in laboratorio per riproduzione asessuata.

Ad un certo punto la coltura si ferma e poi riparte.

In una situazione di stress ambientale (dopo una crescita esponenziale non c’è più spazio) praticano una riproduzione sessuata perché generando individui leggermente diversi possono occupare una nicchia ecologica leggermente diversa. Come funziona la riproduzione?

Il micronucleo (diploi