Appunti Zoologia marina

Zoologia marina

Protisti

I protisti sono eucarioti unicellulari (possiedono le caratteristiche degli eucarioti).

Vivono in tutti gli ambienti e principalmente sono Dinoflagellati, Radiolari, Ciliati, Foraminiferi.

Nei protisti la riproduzione asessuale prevale ma è molto importante la variabilità genetica che si mantiene

solo grazie alla riproduzione sessuale.

3 cicli biologici:

- Ciclo aplomonofasico (aplonte) (Euglena)

Tutte le cellule sono aploidi, tranne lo zigote. Partendo dallo zigote (2N), questo subisce una

divisione meiotica che porta alla formazione di quattro cellule aploidi (N); ognuna di queste si

divide per mitosi in un certo numero di cellule figlie (FASE DI INCREMENTO). Dopo un certo numero

di divisioni asessuali (tarda primavera) e con la fine dell’estate (meno luce e più freddo), i nuovi

stimoli portano queste cellule a cambiare fisiologia e diventano gameti (N) in grado di unirsi ad un

altro gamete e produrre asessualmente uno zigote. Nei protisti lo sviluppo è assicurato dalla

riproduzione asessuale mentre la variabilità genetica dalla riproduzione sessuale.

- Ciclo diplomonofasico (ciclo dei Ciliati e Eliozoi di acqua dolce)

La maggior parte delle cellule sono 2N. Nei Ciliati non troviamo i gameti ma nuclei gametici.

Partendo dallo zigote diploide, questo si divide per mitosi, producendo altre cellule diploidi. A

causa di stimoli ambientali esterni, alcune di queste cellule diventano gamonti (cellule

morfologicamente differenti) che si dividono meioticamente e producono cellule aploidi (gameti o

nuclei gametici). Prima di formare i gameti ci può essere un’unione delle cellule. Unione chiamata

gamontogamia.

- Ciclo eterofasico (aplodiplonte)

2 generazioni vegetative di cui una è N e l’altra è 2N. (Foraminiferi)

Partendo dallo zigote, questo si divide per mitosi, producendo tante cellule diploidi (vegetative 2N)

le quali si trasformano prima in agamonti e poi in agameti (cambiamenti morfologici e fisiologici); a

questo punto a causa di stimoli esterni, avviene la meiosi, con la quale vengono prodotte 4 cellule

aploidi che continuano a fare vita vegetativa (e quindi si dividono per mitosi). Ad un certo punto in

questo tipo di cellula cambia qualcosa e si trasformano in gamonti che si dividono asessualmente

formando i gameti. Gameti che si uniscono ad altri gameti per formare poi lo zigote. In questo ciclo

abbiamo quindi due generazioni, una 2N e una N.

Dinoflagellati

I Dinoflagellati sono organismi in gran parte autotrofi, responsabili delle maree rosse. Le cause sono

determinate da particolari condizioni ambientali come temperatura ottimale e presenza massiccia di

nutrimento, che può derivare da fertilizzanti. Le maree rosse costituiscono un problema perché consumano

ossigeno e lo tolgono dall’acqua e in più formano una patina superficiale che non permette il passaggio

della luce e va a interferire con l’attività fotosintetica degli altri organismi.

Nella loro struttura troviamo due solchi in cui sono posizionati i due flagelli, uno disposto in posizione

equatoriale e uno in posizione longitudinale. Il corpo può essere nudo o ricoperto di piastre di cellulosa.

Un gruppo di dinoflagellati sono conosciuti come zooxantelle, che vivono in associazione mutualistica con

altri protozoi o con invertebrati.

Foraminiferi e Radiolari

Utilizzano gli pseudopodi per muoversi, ossia il movimento ameboide che permette di muoversi su un

substrato. Per permettere questo movimento, il citoplasma è diviso in due parti:

- Una parte più interna, più fluida, chiamato endoplasma che si muove verso il punto di minor

resistenza (zona ialina, dove troviamo solo la membrana)

- Una parte più esterna, meno fluida, chiamato ectoplasma

Quando l’endoplasma torna alla sua posizione originaria, alcune proteine staccano i filamenti di actina che

si mettono uno accanto all’altro, collegati da particolari proteine.

Questi filamenti sono legati dalla miosina che permette la contrazione.

L’actina nell’endoplasma è monomerica mentre nell’ectoplasma è polimerica.

Radiolari

Questi organismi hanno uno scheletro siliceo che si conserva molto bene. Sono un gruppo esclusivamente

marino, che vive nelle acque superficiali ma si spinge fino a 100m. Possiedono una capsula centrale

chitinoide che racchiude la porzione citoplasmatica interna e la separa dalla parte esterna (calimna) e degli

assopodi che fuoriescono da alcuni fori sulla capsula.

Gli assopodi sono delle modificazioni degli pseudopodi che consentono il movimento ameboide.

Tramite l’utilizzo di bolle gassose è facilitato il galleggiamento e viene ritardato l’affondamento. I radiolari

solitari si nutrono di batteri, microalghe o microflagellati mentre quelli coloniali traggono nutrimento dalle

alghe simbionti.

Foraminiferi

Sono un gruppo di batterivori, prevalentemente marini a vita libera, bentonici (ad eccezione delle

Globigerine). Possiedono i reticulopodi, utilizzati con lo stesso meccanismo degli pseudopodi. La loro

capsula è formata da carbonato di calcio e il guscio può essere suddiviso in camere:

- Monotalamico (1 camera)

- Politalamico (più camere, l’organismo si trova nell’ultima camera, la più grande). Tutte le camere

sono tra loro comunicanti per mezzo dei “foramina” e sono occupate dal protoplasma della cellula.

Spesso si trovano in simbiosi con dinoflagellati.

I gusti dei foraminiferi pelagici, soprattutto Globigerina, costituiscono gran parte dei sedimenti calcarei del

fondo marino, fino ad una profondità di circa 4000metri. Questo limite è imposto dalla pressione

idrostatica che solubilizza i cristalli di carbonato di calcio a profondità maggiore.

La loro riproduzione si basa su due tipi di cicli aplodiplonti:

1) Metarotariella

3 camere

I gamonti si uniscono (gamontogamia) e i nuclei delle due cellule danno vita ai gameti.

Agamonti Binucleati agamonti tetranucleati (divisione solo nei nuclei): 1 nucleo somatico e 3



generativi.

Il nucleo somatico (non partecipa al fenomeno sessuale, dirige la vita vegetativa della cellula quindi

viene digerito).

Fase 12 i gameti escono dal guscio

Cellule vegetative N e 2N simili

2) Tretomphalus bulloides

Diversa morfologia tra le due generazioni vegetative

Sono flagellati

Semplice gametogamia

Ciliati

Sono un gruppo variegato, si muovono con le ciglia nel mezzo acquatico. Vivono nella colonna d’acqua

anche se alcuni si sono specializzati per il movimento sul fondo (Ipotrichi) e possiedono ciglia raggruppate

in cirri per camminare. Oppure troviamo organismi sessili.

Le ciglia battono sempre in maniera coordinata (metacronia) e si dispongono in file ordinate longitudinali o

diagonali. Il coordinamento del battito ciliare è dovuto ad onde di depolarizzazione della membrana

cellulare.

Sono i protisti più specializzati e insieme ai foraminiferi possiedono il DUALISMO NUCLEARE, quindi esiste

un macronucleo (MA) e un micronucleo (MI) in numeri variabili. La differenza tra i due tipi è nel contenuto

di DNA, infatti il macronucleo è poliploide mentre il micronucleo è diploide.

La riproduzione vegetativa avviene per scissione trasversale. In questo fenomeno il MI si divide per mitosi.

Il MA ha un alto numero di cromosomi ripetuti molte volte. Il MA si allunga e si divide in due pezzi, uno per

ogni cellula figlia; i due pezzi non sono però necessariamente uguali nelle due cellule figlie anche se questo

non impedisce alle cellule di funzionare correttamente perché è in grado di rigenerarsi.

Nei ciliati, troviamo sia una fase asessuale primaria, ossia la scissione binaria, trasversale sia una fase

sessuale tramite il processo di coniugazione.

CONIUGAZIONE

Due cellule di Ciliati complementari si avvicinano e si uniscono; due cellule vegetative che per stimoli

esterni (deprivazione del cibo, presenza di azoto) diventano gamonti, si attraggono per sistemi chimici.

Nel punto di contatto, le membrane si fondono insieme e si creano ponti citoplasmatici.

I MA vengono degradati e digeriti, questo materiale

servirà poi per la creazione di nuovi MA. Nel momento

dei fenomeni sessuali infatti, il MA non ha un

impiego. Il MI invece è silente per la maggior parte

della vita vegetativa ma entra in funzione con il

fenomeno sessuale.

Questo fenomeno è chiamato dualismo nucleare. È

infatti un organismo unicellulare che ha un ciclo

abbastanza breve ed è a diretto contatto con

l’ambiente e ha bisogno quindi di risposte veloci.

Queste risposte sono ottenute più facilmente se il

gene interessato è presente in 10.000 copie come in

un nucleo poliploide.

Il MI va incontro a meiosi, dando origine a nuclei

gametici, 4 nuclei n per ogni cellula, che vengono tutti

digeriti tranne uno. Questi nuclei gametici sono detti pronuclei.

L’unico pronucleo rimasto subisce mitosi e vengono a formarsi 2 pronuclei per ogni cellula: un pronucleo

stazionario e un pronucleo migrante. Il nucleo migrante si sposta nell’altra cellula tramite i contatti, dove

avviene la fusione del nucleo stazionario della cellula 1 con il nucleo migrante della cellula 2 e viceversa. Si

forma quindi di nuovo un nucleo 2n che rappresenta lo zigote. Le cellule poi si staccano, ognuna con un

nucleo 2n. Ognuno di questi due nuclei subisce poi una mitosi grazie alla quale arriviamo ad avere due

nuclei 2n in ogni cellula. Come torniamo alla situazione originale?

In uno dei due nuclei avviene un’endomitosi senza divisione che

porterà ad avere un macronucleo, mentre l’altro rimarrà un

micronucleo 2n.

Tutto questo processo dura circa 72 ore e comporta un 20% di

coppie che non riescono a portare alla fine il loro processo e

rappresenta quindi un costo per la specie. In questo modo però

abbiamo creazione di variabilità. Infatti, nel caso della coniugazione

non si parla di vera e propria riproduzione (ossia di aumento

numerico) perché abbiamo due cellule iniziali e arriviamo a due

cellule finali, senza un aumento in numero.

Non tutte le coniugazioni sono temporanee, in alcuni ciliati sessili la

coniugazione è irreversibile quindi due cellule ne formano una sola.

In questo caso nonostante ci sia perdita in numero, c’è un guadagno

in variabilità genetica.

Karyorelictida: il MA non ha ancora sviluppato la poliploidia, è diploide. Difficilmente vediamo fenomeni

sessuali.

La maggior parte dei ciliati si trovano in vicinanza della costa, tra i granelli di sabbia, dove formano dei

piccoli tunnel.

I ciliati respirano dove c’è poco ossigeno quindi si trovano in strati più profondi del sedimento. Con le

mareggiate, la sabbia si alza, si alzano anche loro nella colonna d’acqua. Per questa ragione possiedono la

vescicola di Muller, una statocisti che funziona come indicatore di gravità. All’interno c’è una parte

minerale, formata da carbonato di calcio che si trova intorno ad un ciglio. La parte minerale segue la gravità

e causa la tensione del ciglio che genera un impulso.

Tra i ciliati, abbiamo una frazione parassita.

Ichthyophthirius: si incista nel pesce e si ingrossa; si formano delle bolle sull’epidermide del pesce che

scoppia e rilascia i trofozoidi che cadono sul fondo e si rivestono di parete cellulare. La ciste a seguito di

diverse divisioni cellulari scoppia e fuoriescono le forme infestanti.

Tra gli altri protisti abbiamo altri parassiti di animali marini come Eucoccidium che parassita gli

Archianellida.

Questo organismo presenta sporozoidi ossia la parte del ciclo infestante che penetra all’interno

dell’epitelio intestinale. Abbiamo la presenza di gamonti e una differenza sessuale tra questi. Per quanto

riguarda la parte maschile, da una cellula vegetativa c’è l’origine di tanti gameti flagellati in una cisti. La

parte femminile invece, da una cellula vegetativa origina un gamonte molto grande, che diventerà un

gamete.

I gameti flagellati maschili fuoriescono dalla cisti e c’è la fusione tra gameti e la formazione di uno zigote

(unica cellula 2n). Avviene una divisione meiotica all’interno dell’involucro del gamete femminile. Intorno

ad ogni nucleo si originano tante cellule che daranno vita ad una sporocisti e agli sporozoidi.

Tutti gli individui derivati da una singola spora sono geneticamente tutti uguali.

Hanno capacità partenogenetica che viene sfruttata per verificare la determinazione del sesso.

Se ho meno di 10 spore partenogenetiche solo femminili, avrò tutti macrogamonti ossia tutti femminili.

Se ho più di 10 spore partenogenetiche femminili, compare anche la linea maschile.

La determinazione del sesso deriva dall’ambiente.

Organismi pluricellulari

Gli organismi pluricellulari iniziano a svilupparsi con le spugne, linea evolutiva che poi si è fermata

(Parazoi).

3 teorie del passaggio da unicellulari a pluricellulari:

- Simbiotica: organismi flagellati, ameboidi e protisti, tutti unicellulari eucarioti. Gli organismi

flagellati hanno dato vita ad una parte esterna flagellata, le cellule ameboidi hanno dato origine al

piede che aderisce al substrato. Simbiotica perché mette insieme tanti tipi cellulari

- Coloniale: da un unico tipo cellulare, come colonia di cellule flagellate. Le cellule flagellate stanno

all’esterno e circondano una cavità interna ripiena di liquido. Passando alla pluricellularità, le

flagellate sono rimaste all’esterno, le cellule interne si sono riunite in uno strato che circonda la

cavità

- Sinciziale (cellularizzazione): a partire da un ciliato multinucleato, attorno ad ogni nucleo si è

creata una membrana citoplasmatica separando ogni cellula. Si sarebbe poi cavitato per dare vita

alle spugne

.

Per le spugne si ritiene che la più probabile sia quella coloniale.

Nell’albero evolutivo, le spugne divergono subito dagli

Eumetazoa, caratterizzati da non avere tessuti veri. Sono

completamente isolate da tutti gli altri metazoi.

PHYLUM PORIFERA:

Dal punto di vista ecologico sono molto importanti perché sono spesso abitate o nelle vicinanze di altri

organismi. Sono in competizione con gli altri organismi sessili (madrepore, coralli); la velocità di crescita

delle spugne è molto più veloce di quella dei coralli, quindi in genere vincono la competizione.

 Ambiente marino; 150 specie di acqua dolce

 Organismi sessili di tutti i tipi di substrato

 La loro forma deriva spesso dalle correnti marine

 Pluricellulari

 Simmetria raggiata o assente (nelle specie più semplici si vede simmetria raggiata, viene persa

nelle forme più grosse)

 assenza di veri tessuti

 presenza di scheletro idrostatico, l’acqua interna funge da idroscheletro, ma non è sufficiente,

quindi c’è anche una parte solida, costituita dalle spicole. L’acqua è fondamentale sia per

idroscheletro sia per ossigenazione sia per nutrimento (filtratrici). Il corpo della spugna ha pori e

canali che servono per il passaggio dell’acqua

 riproduzione asessuale (gemme: da un adulto si crea un’escrescenza laterale che cresce e poi si

stacca per occupare uno spazio relativamente vicino alla forma che l’ha generata) e sessuale

 larva ciliata liberamente natante (è la fase in cui avviene la dispersione della specie) mentre gli

adulti sono sessili.

3 tipi di struttura, Indipendenti dalla tassonomia, differenza esclusivamente morfologica:

- Ascon: più semplici, apertura verso l’altro (osculo), tutto intorno ha dei pori che sono il punto di

entrata dell’acqua nello spongocele (cavità interna). Presenza di Coanociti flagellate che rivestono

lo spongocele. (Calcarea)

- Sycon: apparentemente simili alla struttura Ascon, sono più grandi. I coanociti tappezzano i canali,

in questo modo aumenta la superficie di flagellati (creano la corrente d’acqua e trattengono le

particelle di cibo) (Calcarea e Hexactinellidae)

- Leucon: possono avere più osculi, i coanociti sono riuniti in camere collegate tra loro da canali. Ha

un significato adattativo: aumenta la proporzione di superficie flagellata in rapporto al volume

corporeo, consentendo lo sviluppo di un più altro numero di coanociti e permettendo alla spugna di

raggiungere dimensioni maggiori. (tutte le classi)

Sistema acquifero:

le uniche aperture sul corpo di questi animali sono pori chiamati ostii da cui viene fatta entrare l’acqua e

uno o più pori larghi detti osculi da cui l’acqua viene fatta uscire. I movimenti dei flagelli delle coanociti

creano una corrente attiva che fa uscire dagli osculi l’acqua che si trova nella spugna. Questa corrente

attiva innesca una corrente passiva in entrata attraverso gli ostii dermali.

- Ascon: cellula porocita che forma il poro da cui entra l’acqua;

- Sycon: la parete corporea più spessa e complessa riceve acqua da canali inalanti che la rilasciano

nei canali radiali tappezzati da coanociti i quali a loro volta si svuotano nello spongocele. Lo

spongocele è tappezzato da cellule epiteliali piuttosto che da coanociti come nell’ascon.

- Leucon: manca la cavità centrale. Sono formate da grandi masse con numerosi osculi. Gruppi di

camere flagellate vengono riempite di acqua dai canali inalanti passivamente e viene poi espulsa

attivamente dai canali esalanti.

-

Tipi cellulari:

Le cellule delle spugne sono organizzate in modo lasso in una matrice gelatinosa chiamata Mesoilo.

- Coanocita: ha un’estremità affondata nel mesoilo e l’altra esposta. È formato da un corpo cellulare,

un flagello e tra il corpo cellulare e l’apice del flagello c’è il collare, funziona da filtro. Dopo che la

particella di cibo rimane nel filtro, scende verso la base, verso il corpo cellulare dove viene

fagocitata. Viene in parte digerita e trasferita all’archeocita (ameboide) che porta il nutrimento alle

altre cellule. La digestione è interamente intracellulare ed è svolta dagli archeocita.

Esistono oggi unicellulari a vita libera o coloniale che assomigliano ai coanociti, i coanozoi. Dà