Riassunti completi di Biologia Animale

Entità o strutture naturali

I requisiti che ci permettono di determinare se una struttura naturale sia vivente (essere vivente) o non vivente sono:

• La capacità di alimentarsi e di eliminare i prodotti di rifiuto
• La capacità di accrescersi
• La capacità di reagire ai cambiamenti delle condizioni chimico fisiche dell'ambiente in cui l'entità vive
• La capacità di riprodursi, trasmettendo ai discendenti tutti i caratteri ereditabili tipici della specie

Dal corretto svolgimento delle funzioni 1, 2, 3 dipende la vita di ciascun individuo che deve essere cioè in grado di svolgere tutte le funzioni necessarie alla sopravvivenza e alla riproduzione. Svolgere queste funzioni vuol dire avere i materiali e i mezzi necessari per compiere tutte le reazioni chimiche necessarie all'organismo. L'insieme di tutte le reazioni chimiche svolte da un organismo prende il nome di metabolismo.

Dal corretto svolgimento della funzione 4, al contrario, non dipende la vita del singolo individuo, ma dipende, bensì, la sopravvivenza della specie. Per individuo si intende un singolo esemplare di una determinata specie. L'insieme di individui della stessa specie che abitano la medesima area geografica rappresenta la popolazione.

La specie

Secondo il concetto biologico di specie, la specie è rappresentata da un insieme di popolazioni i cui individui sono capaci, o potenzialmente capaci, di incrociarsi tra loro, ma sono riproduttivamente isolati da individui di altre specie, anche se morfologicamente simili. Ovvero, tra individui di specie diverse esistono delle barriere riproduttive.

Barriere riproduttive

• Comportamentali: rituali di corteggiamento differenti
• Fisiologiche: ferormoni differenti, incompatibilità tra spermatozoi e cellule uovo
• Morfologiche: incompatibilità tra forma e dimensioni degli apparati riproduttori
• Sterilità degli ibridi. Mulo: ibrido sterile a 63 cromosomi. Deriva dall’incrocio dell’asino stallone con 31 coppie di cromosomi e la cavalla con 32 coppie di cromosomi

Regni dei viventi

La prima classificazione dei viventi risale ad Aristotele (384-322 a.C.), che articolava gli esseri viventi in due soli grandi raggruppamenti: Piante ed animali. Tale classificazione è stata utilizzata senza sostanziali variazioni per circa 2000 anni, cioè fino a tempi di Linneo (1758) e oltre. Differentemente da Aristotele, Linneo conosceva l’esistenza degli organismi microscopici e i suoi due regni comprendevano quindi organismi pluri e unicellulari, procarioti ed eucarioti.

Per Linneo, il regno delle piante comprendeva gli organismi incapaci di muoversi e di mangiare e caratterizzati da una crescita indefinita (piante e funghi). In questo regno venivano inclusi anche gli organismi unicellulari fotosintetizzanti (le alghe).

Il regno degli animali, invece, comprendeva gli esseri viventi che si muovono e mangiano, e i cui corpi crescono fino a un certo punto per poi smettere di crescere. In questo regno venivano inclusi anche tutti gli organismi unicellulari eterotrofi (denominati protozoi).

Mano a mano che le conoscenze sui funghi, batteri e prototisti acquisivano contorni più netti, diventava sempre più evidente che il sistema di Linneo necessitava di revisioni. Queste revisioni erano necessarie soprattutto per l'enorme divario evoluzionistico esistente tra procarioti ed eucarioti, divario di cui il sistema di Linneo non teneva nessun conto.

Un primo arricchimento dello schema a due proposto da Linneo, si ebbe per proposta di Haeckel, nel 1866, subito dopo che gli organismi monocellulari furono sufficientemente documentati. I Protisti di Haeckel erano tuttavia definiti piuttosto grossolanamente ed essi venivano considerati qualcosa di succedaneo, secondario rispetto alle piante ed agli animali. Secondo questo schema, nel regno dei Protista venivano inclusi tutti gli organismi microscopici eucarioti (protozoi ed alghe unicellulari) e procarioti (batteri e cianobatteri).

I protisti (o sono un gruppo eterogeneo di organismi, che comprendono quegli eucarioti che non sono considerati né animali né piante o funghi. Haeckel propose di inserire questi organismi nel regno Protoctista o Protista, un raggruppamento di organismi classificati come tali, ma che non hanno infatti molto in comune a parte un'organizzazione abbastanza semplice (unicellulare o multicellulare senza tessuti). Quindi, il regno dei protisti è una categoria residuale, artificiosa, una sorta di contenitore per tutti gli organismi non inseribili in altri regni. Attualmente, anche alla luce di recenti studi di filogenia molecolare, si sta cercando di abbandonare tale categoria per seguire criteri più oggettivi.

Quattro regni: Copeland nel 1956

Quando le caratteristiche citologiche dei procarioti cominciarono ad essere sufficientemente conosciute, i regni dei viventi diventarono quattro. Copeland nel 1956 aggiunse il regno dei Bacteria, riconoscendo una netta separazione tra i procarioti e gli eucarioti.

I funghi (regno Mycota o Fungi) sono organismi eucarioti caratterizzati da:

• Nutrizione eterotrofa (mancanza di plastidi e clorofilla)
• Nutrizione in genere per assorbimento dopo digestione esterna con esoenzimi
• Cellule non organizzate in tessuti, spesso di aspetto filamentoso (ife), riunite in miceli
• Parete cellulare non cellulosica; di solito a base di chitina, composto assente nei vegetali e presente in alcuni animali quali insetti e crostacei

Classificazione a sei regni

Pur mantenendo le caratteristiche dei procarioti (assenza di un nucleo distinto e di organuli citoplasmatici rivestiti da membrane, strutture di rivestimento più complesse rispetto alla cellula eucariote), date le condizioni estreme in cui possono svilupparsi, gli archea presentano una composizione biochimica unica delle loro strutture di rivestimento, che conferisce loro una notevole impermeabilità e che li differenzia sia dai batteri che dagli eucarioti. La parete cellulare degli archei è composta da proteine, polisaccaridi o molecole di pseudopeptidoglicano, che al posto dell'acido muramico contengono acido talosaminuronico, mentre mancano i D-aminoacidi caratteristici dei batteri.

Il dominio è il gruppo tassonomico che rappresenta il livello più alto della classificazione scientifica dei viventi, una suddivisione più ampia di un regno. I chromista sono un gruppo tassonomico di esseri viventi eucarioti unicellulari o pluricellulari, per la maggior parte fotosintetici, anche se vi sono stati inseriti anche organismi precedentemente classificati fra i "funghi inferiori", e dunque eterotrofi. Il termine è stato coniato da Thomas Cavalier-Smith nel 1981.

I cinque regni secondo Robert H. Whittaker

I criteri principali (ma non gli unici) su cui si basa la classificazione sono almeno tre:

• Tipo di cellula (cellula procariotica o eucariotica)
• Tipo di organizzazione cellulare (isolata, unicellulare a colonia o pluricellulare)
• Tipo di nutrizione

In base a questi criteri le specie viventi sono suddivise in: Monera o Procaryotae, Protista, Fungi, Animalia, Plantae. Il regno dei procarioti (Monera) comprende tutti gli organismi procariotici, le cui cellule non sono provviste di un vero nucleo. Tali cellule possono essere solitarie, filamentose, coloniali. La nutrizione avviene per assimilazione dall'ambiente esterno con lo "sfruttamento" delle risorse più disparate (autotrofia ed eterotrofia). La riproduzione è asessuata. Ci possono essere o meno dei flagelli, strutture filamentose deputate al movimento della cellula. I suddivisi in batteri, eubatteri ed archeobatteri, fanno parte di questo regno.

Il regno dei protisti è il meno omogeneo ed il più difficile da definire. Questo perché i protisti sono eucarioti con un'organizzazione unicellulare. Possono trovarsi sia come cellule isolate che come cellule formanti colonie prive però di veri e propri tessuti. Hanno vari tipi di nutrizione come l'ingestione, l'assorbimento e la fotosintesi ed includono la maggior parte dei microrganismi conosciuti come le alghe unicellulari, protozoi, lieviti e molti dei funghi più semplici. In genere la riproduzione è asessuata, ma molti hanno una vera riproduzione sessuata. Possono o meno presentare flagelli e altre strutture deputate al movimento. In passato non facevano parte di un regno, ma si cercava di includerli, a seconda delle loro caratteristiche, di volta in volta fra le piante, gli animali o i funghi. I casi di classificazione dubbia erano però molti perché tali organismi presentano spesso caratteristiche intermedie fra un regno e l'altro. Si decise perciò di creare un regno indipendente.

Gli animalia sono organismi pluricellulari con cellule eucariotiche. Sono eterotrofi e si nutrono principalmente per ingestione in una cavità interna e riproduzione di tipo sessuato ed hanno cellule munite di flagelli.

Le plantae sono pluricellulari con cellule eucariotiche provviste di parete rigida e plastidi fotosintetici. Sono perciò tutte autotrofe.

I fungi includono organismi pluricellulari, con cellule eucariotiche provviste di parete cellulare. Questa, differentemente da quella presente nelle piante, non è di cellulosa ma di chitina. Le cellule fungine inoltre possono essere plurinucleate (possono cioè avere più nuclei all'interno della stessa cellula). I funghi sono eterotrofi e la nutrizione è per assimilazione. Non hanno flagelli e nessun tipo di motilità.

Regno animale

Il regno degli Animali (Animalia) comprende un numero elevatissimo di esseri viventi (valutabile in 1.400.000 specie circa su un totale di quasi 2.000.000 di specie viventi sinora descritte) che pur diversificandosi per forma, dimensione e tipo di habitat, hanno in comune alcune caratteristiche:

• Hanno cellule eucariote
• Sono tutti pluricellulari
• La maggior parte di loro si nutre per ingestione del cibo all’interno di un organo cavo
• Sono quindi tutti eterotrofi
• Hanno tutti uno stadio unicellulare, rappresentato dai gameti (spermatozoi e uova), che è transitorio e non duraturo come invece accade nei Protozoi. Esso è seguito, dopo la fecondazione, dalla formazione dello zigote e quindi dall’aumento numerico delle popolazioni cellulari e dal loro differenziamento. L’esistenza di uno stadio unicellulare gametico, inoltre, sta alla base della cosiddetta ipotesi coloniale dell’origine dei Metazoi.
• Tutti gli animali sono derivati da un unico antenato, sono considerati cioè monofiletici.
• Il gruppo di protisti più simile all’antenato dal quale con maggiore probabilità sono derivati gli animali è rappresentato dai coanoflagellati.

I coanoflagellati sono un gruppo di protisti flagellati, classificati nel gruppo polifiletico dei protozoi. Etimologicamente possono essere considerati gli "unici veri protozoi", dal momento che sono i parenti più vicini ai metazoi: gli antenati unicellulari degli animali apparivano probabilmente simili ai moderni coanoflagellati. Ogni coanoflagellato ha un singolo flagello, circondato da un anello di protrusioni sostenute da actina chiamate microvilli, che formano un collare (χόανος, in greco antico). Il flagello tira l'acqua attraverso il collare e piccole porzioni di cibo sono catturate dai microvilli e ingerite. Il flagello spinge anche le cellule, come negli spermatozoi. Il collare dei coanoflagellati è virtualmente identico a quello dei coanociti dei Poriferi (spugne).

All'origine di tutti gli animali

I coanoflagellati hanno lo stesso numero di introni dei metazoi, e non di rado negli stessi punti. Il passaggio dalle forme di vita unicellulari a quelle pluricellulari è qualcosa che pone ancora molti interrogativi ai biologi. Ora uno studio condotto da alcuni ricercatori dell'Università della California a Berkeley e da colleghi di altre otto università indica nei coanoflagellati i più vicini parenti unicellulari di tutti gli animali. Lo studio è illustrato in due articoli pubblicati su Nature ("The genome of the choanoflagellate Monosiga brevicollis and the origin of metazoans", a firma Nicole King, Daniel Rokhsa e colleghi) e su Science ("The Premetazoan Ancestry of Cadherins", a firma Nicole King e Monika Abedin e colleghi).

I biologi sanno ancora pochissimo di questi organismi, a parte il fatto che rappresentano un'importante fonte alimentare per il krill, a sua volta base dell'alimentazione delle balene e di altri animali marini, e che, nutrendosi di una gran quantità di batteri, i coanoflagellati sono un elemento importante del ciclo del carbonio negli oceani. "I coanoflagellati sono i parenti unicellulari viventi più vicini agli animali, e come tali possono aiutarci a capire meglio la nostra storia e la storia della vita sulla Terra, che per moltissimo tempo è stata dominata da organismi unicellulari" ha osservato King. "La nostra scoperta è confermata dal sequenziamento del loro genoma, da cui risulta che i coanoflagellati possiedono molti geni che negli animali producono proteine essenziali nei meccanismi di segnalazione fra cellula e cellula, e per determinare quali cellule devono aderire le une alle altre."

"Negli animali, alcune di tali proteine, le caderine, si sono evolute per tenere unite le cellule, sono la colla che impedisce agli aggregati cellulari di disfarsi. I coanoflagellati non hanno alcuna tendenza alla multicellularità, ma hanno 23 geni per le caderine, esattamente come il moscerino della frutta o il topo." Forse, ipotizza King, i primi antenati unicellulari di tutti gli animali utilizzavano queste antiche proteine per legare e divorare i batteri, mentre i metazoi le utilizzano per legare le cellule in più grandi organismi multicellulari. "La transizione alla multicellularità si basa verosimilmente su una cooptazione di diverse proteine transmembrana e proteine secrete allo svolgimento di nuove funzioni di segnalazione intercellulare e di adesione", si legge su "Science". Il sequenziamento del genoma è stato eseguito su esemplari di Monosiga brevicollis che, a differenza di alcuni altri coanoflagellati, non ha tendenze coloniali. Il suo genoma è costituito da circa 9200 geni, molti meno per esempio di quelli dei metazoi o dell'uomo, tuttavia sorprendentemente, i ricercatori hanno scoperto che essi hanno quasi lo stesso numero di introni - regioni non codificanti, un tempo classificate come DNA "spazzatura" - di questi ultimi, e non di rado negli stessi punti.

In questo genoma straordinariamente complesso per un organismo apparentemente così semplice, sono presenti diversi geni coinvolti nella gestione del sistema nervoso centrale degli organismi superiori, e vi sono cinque domini tipici delle immunoglobuline, per quanto i coanoflagellati non dispongano di difese immunitarie.

Dimensioni

• Pochi micron = Microfauna
• Molti metri = Megafauna

Ambiente acquatico (marino e d’acqua dolce)

• Colonna d’acqua = specie pelagiche
• Fondali = specie bentoniche
• Tra i granuli del sedimento = specie interstiziali

L'epifauna è quell'insieme di specie animali, generalmente sessili in gran parte, che vivono a stretto contatto con il substrato, non lasciandolo per interi stadi vitali. In zoologia sono sessili gli animali, generalmente acquatici, incapaci di movimento e che vivono ancorati ad un qualche tipo di substrato solido come per esempio rocce, scafi di imbarcazioni, piante, alghe o altri animali. Tra tutti gli organismi sessili più importanti vi sono le spugne e i coralli, capaci di autocostruirsi il proprio substrato, i briozoi, i crostacei cirripedi, gli ascidiacei.

Ambiente terrestre

Con il termine di o fauna edafica o fauna tellurica si indicano tutti gli organismi animali che vivono nel suolo (greco, pedon).

Animali simbionti o parassiti, cioè che vivono insieme ad altri organismi.

È ormai accertato che la nascita della vita è avvenuta nell'ambiente acquatico. Ancora oggi, la maggioranza dei phyla di animali viventi conosciuti, abita prevalentemente quest'ambiente. Addirittura esistono phyla che possono essere considerati endemici dell'ambiente marino (13 phyla su 28 che vivono solo in tale ambiente) mentre nessun phylum viene considerato endemico dell'ambiente delle acque dolci. Dall'acqua, nel corso delle ere geologiche, vari gruppi hanno saputo conquistare spazio nell'ambiente terrestre (1 phylum endemico, gli Onychophora), mentre altri hanno optato per una vita di simbiosi o parassitismo (4 phyla endemici).

Ambienti estremi

• Abissi = specie pelagiche e bentoniche
• Ghiacciai
• Deserti

Regno animale (Metazoa)

Il regno animale (Animalia o Metazoa) è costituito da circa 1,5 milioni di specie note viventi (ma si pensa che ve ne siano ancora molte da scoprire), raggruppate in particolari categorie tassonomiche definite dal sistema di classificazione scientifica. Il phylum più rappresentativo è, senza dubbio, quello degli Artropodi che conta circa 1 milione di specie, di cui 750.000 appartenenti alla classe degli Insetti. La disciplina biologica che studia gli animali viene detta Zoologia. La Medicina veterinaria studia tutto ciò che riguarda la salute degli animali diversi dall'uomo. La scienza che classifica gli esseri viventi è la sistematica. I gruppi di ogni categoria tassonomica costituiscono una partizione degli organismi noti: ciò significa che ogni individuo appartiene a una e una sola specie, a uno e un solo regno, e così via. Le categorie tassonomiche sono ordinate gerarchicamente: ogni genere comprende integralmente una o più specie, ogni famiglia uno o più generi e così via. Man mano che si sale nella gerarchia le caratteristiche comuni ai membri dei gruppi sono minori di numero ma sempre più basilari.