Appunti Zoologia

ZOOLOGIA

prof. Stefano Cannicci

La zoologia è lo studio scientifico dei principi su cui è basata la vita animale, in particolare modo degli

invertebrati, che compongono il 97% delle specie viventi. Il termine invertebrato fu coniato da Jean Baptiste

de Lamarck per indicare gli animali senza la colonna vertebrale. Sono esclusi da questo sottogruppo quindi i

pesci, rettili, anfibi, uccelli e mammiferi. Il termine invertebrati non ha valore di classificazione filogenetico

e fenotipico.

Concetti chiave:

-evoluzione degli eucarioti

-riproduzione e sua evoluzione

-teoria dell’evoluzione per selezione naturale

-concetto di speciazione

-metodi di classificazione e filogenesi

-cenni di biologia marina

Rappresentazione dei 5 regni:

Vita precambriana: è il periodo che comprende il tempo geologico prima dell’inizio del periodo

Cambriano, 600 milioni di anni fa. La maggior parte dei principali phyla di animali fece la sua comparsa

all’inizio del periodo cambriano. Gli organismi più primitivi proliferarono, dando origine ad una grande

varietà di forme batteriche, alcune delle quali erano capaci di fotosintesi. Da queste, si originano i

cianobatteri, produttori di ossigeno, circa 3 miliardi di anni fa. I batteri e gli archea sono detti procarioti,

termine che significa letteralmente “prima del nucleo”. Essi contengono un singolo cromosoma che

comprende una sola grossa molecola di DNA, non localizzata in un nucleo circondato da membrana, ma

presente in una regione chiamata nucleoide. Il DNA non è collegato a proteine istoniche e sono privi di

organuli, come mitocondri, apparato di golgi, plastidi e reticolo endoplasmatico. Durante la divisione

cellulare il nucleoide si divide e copie del DNA cellulare vengono trasferite alle cellule figlie. Sono privi di

organizzazione cromosomica e di una vera divisione cromosomica simile ad animali, funghi e piante.

Procarioti: in realtà i procarioti comprendono due linee distinte i discendenti: eubacteria (batteri) e

archeabacteria, ora chiamati archea. anche se questi gruppi appaiono molto simili, si osserva del

microscopio e si sono di chimica mente distinguibili. Le pareti cellulari degli archi batteri non contengono

acido muramico ma è formata da peptidoglicani.

Eucarioti: hanno cellule con nuclei, circondati da membrana, contenenti cromosomi formati da

cromatina. I costituenti della cromatina comprendono istoni, RNA e DNA. Sia il DNA procariotico sia i

cromosomi eucariotici possiedono alcune proteine non istoniche.

I cromosomi degli eucarioti generalmente sono più grandi dei procarioti, contengono molto più DNA.

Hanno un sistema complesso di membrane interne, e organuli cellulari come i mitocondri ed i plastidi.

Hanno un complesso citoscheletrico, un sistema di actina-miosina che favorisce la divisione della cellula, i

movimenti ameboidi e la contrattilità. I microtubuli e le proteine motorie ne assicurano la segregazione dei

cromosomi nella mitosi e i movimenti delle ciglia e flagelli.

Ne fanno parte animali, funghi, piante e numerose forme unicellulari come i protozoi (chiamati anche

protisti). Non sempre hanno una parete cellulare, come ad esempio i metazoi.

La loro comparsa risale ad almeno 1,5 miliardi di anni fa e la loro complessità è maggiore rispetto a quella

dei procarioti.

DAI PROCARIOTI AGLI EUCARIOTI: Le teorie dell’evoluzione degli eucarioti

Secondo la teoria di Cavalier Smith, un evento ha fatto precipitare gli eventi verso l’evoluzione della

cellula eucariotica: i procarioti hanno perso la parete cellulare di peptidoglicano, per mezzo degli antibiotici

(che sono funghi) che interferiscono con la sintesi dei peptidoglicani. Questa teoria però non è possibile

perché i funghi non esistevano 2 miliardi di anni fa, perché essendo eucarioti sono nati dopo. Potrebbe

essere stato però un batterio che produceva sostanze simili, e che consentiva la perdita della parete

cellulare. La prima conseguenza di questo è la fagocitosi, che ha portato la nascita del complesso sistema di

membrane interne che ora vediamo negli eucarioti. Con la fagocitosi, venivano inglobati nel lisosoma i

protozoi che vivevano accanto . Una conseguenza della fagocitosi è l’aumento di dimensioni, che costituiva

un grande vantaggio evolutivo.

L’aumento di dimensioni

▪ Organismi procariotici < 1 µm a 2 µm ▪ Protozoi > 2 µm a 0.5 mm

Che però ha conseguenze sul rapporto superficie/volume:

il volume aumenta in maniera cubica, mentre la superficie in maniera quadratica.

la superficie non è abbastanza per produrre cibo necessario per soddisfare il volume. perciò la cellula

sviluppa invaginazioni della sua membrana plasmatica, per ottenere abbastanza superficie da poter

soddisfare le esigenze del suo aumento di volume. Questo è il modello autogeno: la formazione delle

membrane interne, e compartimenti separati che forma un reticolo endoplasmatico, apparato del goal G e

la membrana nucleare.

I Chimeric models (modelli chimerici) prevedono l’esistenza di due cellule procariotiche che si sono fuse

(fusione fisica e fisologica) portando alla formazione della cellula eucaristie. Anche qui si ha la perdita della

parete cellulare si spiegano le membrane e i comparti interni come scarti delle 2 cellule.

ORIGINE DEI MITOCONDRI (e plastidi) e TEORIA ENDOSIMBIOTICA DI MARGULLIS

-Deriva dalla fagocitosi di batteri a vita libera, non seguita dalla digestione, sfruttando la sue capacità (ciclo

di krebs) e allo stesso modo i plastidi sfruttando protozoi in grado di fare la fotosintesi. È facile pensare che

una cellula capace di accogliere tali ospiti può avere enormi vantaggi evolutivi. Potrebbe spiegare la

presenza delle 2 membrane nei mitocondri, e soprattutto entrambi hanno un loro complemento di dna

separato dal nucleo della cellula, che possiedono alcune caratteristiche procariotiche.

-La teoria dell’ endosimbionte afferma che alcune cellule eucariotiche, derivate da batteri anaerobici (senza

metabolismo ossidativo, mentre i mitocondri lo contengono) abbia evoluto un nucleo e altre membrane

intracellulari da invaginazioni della membrana cellulare. Il batterio aerobico endosimbiotico avrebbe

metabolizzato ossigeno, tossico per il proprio ospite anaerobico, e la cellula ospite avrebbe fornito cibo e

protezione fisica.

Se la loro origine da procarioti a vita libera è sicura è altrettanto sicuro che adesso non potrebbero vivere

fuori dalla cellula eucariotica, principalmente per una ragione:

molti dei loro geni sono stati trasferiti al nucleo della cellula eucariotica, e sarebbero quindi incapaci di

produrre proteine necessarie al loro metabolismo, perché in questo modo basterebbe un solo fenomeno di

replicazione per assicurarci che arrivino alla generazione successiva, altrimenti se rimangono nei

mitocondri vanno replicati in ogni organello con più possibilità di sbagli.

Questo trasferimento ha prodotto enormi cambiamenti, dal punto di vista biochimico e metabolico.

Non ci sono eucarioti con plastidi ma senza mitocondri, e questo fa pensare che simbiosi-schiavismo dei

mitocondri sia più antica. Ci sono però poche prove, a differenza dei cloroplasti che sono frutto di diverse

fagocitosi.

Le spirochete, batteri, possono inoltre stipulare una simbiosi di tipo motorio con protozoi.

I procarioti sono vecchi di 3.500 milioni di anni, gli eucarioti 1.500 milioni di anni, quindi c’è voluto meno

tempo a produrre la vita procariote da materia inanimata che per prodotte e mantenere in maniere stabile

gli eucariote.

Gli animali monofiletici = gruppi che hanno un antenato in comune. Gli invertebrati non sono un gruppo

monofiletico. Gli animali sono raggruppati con funghi ed altri organismi a formare gli opisthokonta.

Tutti gli animali viventi appartengono a uno di questi 5 cladi:

1- Ctenophora

2- Porifera

3- Placozoa

4- Cnidaria

5- Bilateria (noi)

1-CTENOPHORA (medusoidi)

Hanno una cavità gastro-vascolare (non hanno un sistema circolatorio) composta da

bocca e pori anali, in cui i nutrienti arrivano in tutto il corpo. Sono i soli a simmetria

primariamente radiale. hanno una struttura due strati che racchiudono un mesoglea,

cioè un involucro di cellule. Hanno una rete neurale subepidermica. Sono predatori

quasi tutti pelagici (in mare aperto). Il loro nome significa pettine, perché sono

composte da otto fila di palette di ciglia a forme di pettine che usano per la

locomozione.non hanno nematocisti (organi urticanti)

2-PORIFERA (spugne)

Sono semplici e senza simmetria, senza forma, senza l'intestino, le cellule sono disposte

attorno a camere o canali acquiferi. Non hanno né organi né un sistema nervoso.

Hanno un sistema scheletrico molto complesso e non è presente ano o bocca bensì

l’osculo cioè un foro. Sono sessili ( organismo che vive ancorato al substrato e che non è

capace di muoversi) e filtratori, perché ripuliscono l’acqua.

A seconda delle specie, le dimensioni delle spugne vanno da pochi millimetri oltre 2 m

di diametro. Molte spugne sono intensamente colorate per la presenza di pigmenti

nelle cellule dermali, tuttavia la colorazione viene rapidamente persa quando la spugna

tolta dall'acqua.

3-PLACOZOA

Non hanno simmetria, cambiano forma in modo ameboide (movimento lento delle cellule).

Non presentano cavità corporea.

Non hanno forma, nè lati.

Senza tessuti e organi. Privi di sistema di coordinazione nervosa.

Inglobano il cibo dall'esterno, il loro unico movimento in direzione di cibo.

4-CNIDARIA (meduse e coralli)

Il nome deriva dagli cnidociti, le cellule che contengono gli organi urticanti, le nematocidi

sti, usati per la propria difesa. Sono un gruppo molto antico, diffusi in ambiente marino.

Presentano una simmetria raggiata (non hanno davanti e una di dietro) composti da due

tessuti che circondano la mesoglea. Privi di organi e hanno un solo buco che corrisponde

alla bocca. Sono carnivori, se non siano perlopiù sessili, si muovono molto lentamente

alcuni e sono predatori efficienti. Le cellule muscolari non sono organizzate in tessuti e i

nervi sono disposti in reti.

5-BILATERIA

I bilaterali comprendono più di 1 milione di specie, le caratteristiche comuni sono:

-il mesoderma

-simmetria bilaterale

-cefalizzazione

-muscolatura circolare e longitudinale

Essi sono divisi in due gruppi: i deuterosomia e i protostomia

Deuterosomia : stelle marine, oloturie, ricci di mare, delfino, noi

ecc.

Condividono una serie di caratteristiche dello sviluppo, soprattutto

la formazione della bocca, cheratina, caratteristiche strutturali e

biochimica.

Protostomia : condividono una serie di caratteristiche dello

sviluppo, formazione della bocca, strutturali biochimiche, sono però

a loro volta distinti in tre gruppi:

-chaetoghatha

-spiralia (molluschi)

-Ecdysozoa (con corazza