Riassunto di Anatomia comparata (anatomia e neuroanatomia)

Anatomia

Lo studio della vita si divide in vari livelli che formano a loro volta una cosiddetta "scala gerarchica" che parte dalle macromolecole, gli apparati molecolari, organuli, cellule, tessuti, organi e apparati, fino ad arrivare all'organismo vivente e a come esso interagisce con l'ambiente che lo circonda.

Introduzione all'anatomia comparata

L'anatomia comparata è la disciplina che studia la sistematica dei vertebrati, la loro struttura ossea ed anatomica. In sostanza, i vertebrati sono un sottotipo del Phylum dei cordati. Il phylum non è altro che un insieme di organismi viventi che condividono nel corso della loro vita almeno un determinato piano strutturale detto "BAUPLAN". Tutti i cordati difatti posseggono determinate caratteristiche fisiche e morfologiche:

• Dietro la bocca (regione faringea) hanno delle fessure branchiali.
• Se sezionati, i cordati presentano tre strutture cilindriche: midollo spinale (fatto prevalentemente da neuroni), corda dorsale (detta anche Notocorda, essa è un organo scheletrico caratterizzato da tessuto connettivo e da glicogeno che li conferiscono caratteristiche di elasticità e cedevolezza ma anche rigidità e compattezza contemporaneamente. Da questa struttura cilindrica deriva anche il nome del Phylum "Cordati") e il canale alimentare (caratterizzato da un epitelio semplice). Sia il midollo spinale che la corda dorsale che il canale alimentare sono presenti durante la vita di un Cordato in una delle sue numerose fasi. Ad esempio, nei vertebrati, la corda dorsale è nella fase embrionale ma viene sostituita dalle vertebre e permane solo nei casi di ernia al disco.
• Il corpo di un qualsiasi cordato può essere diviso in idealmente in due regioni: quella viscerale (anteriore) e la regione somatica (posteriore). Infatti, la parte viscerale, essendo la parte anteriore, coinvolge prevalentemente la testa e per tale motivo viene detta anche regione cefalizzata ed è coinvolta prevalentemente nelle funzioni sensoriali grazie agli organi di senso presenti nella testa stessa. Per quanto riguarda la regione somatica, è caratterizzata dagli arti e dai muscoli della coda, per tale motivo questa regione è deputata prevalentemente al movimento.

Assi e piani in anatomia

Come possiamo ben notare, è mediante l'utilizzo di assi e piani immaginari che riusciamo a studiare l'anatomia di un determinato organismo vivente. Questi assi possono essere di tre tipi:

• L'asse cefalocaudale che va dall'estremità cefalica o rostrale all'estremità caudale. Questo tipo di asse è detto eteropolare perché lungo di esso si trovano situazioni morfo-funzionali diverse ed è sezionato a sua volta da altri piani longitudinali che consentono di definire le parti di destra e di sinistra dell'animale come quella dorso-ventrale.
• L'asse dorsoventrale percorre l'organismo dal dorso al ventre (ce ne sono infiniti ed eteropolari). L'asse dorsoventrale è sezionato a sua volta da infiniti piani frontali.
• L'asse latero-laterale entra da una parte del piano sagittale ed esce da un'altra parte. Infatti, il piano sagittale viene detto bilaterale ad indicarne i due lati (di entrata e di uscita dell'asse latero-laterale) e si dice bilaterale quando il piano dividendo il corpo a metà ottiene una parte destra e una sinistra speculari e simmetriche fra di loro. Tutti i vertebrati presentano un piano sagittale bilaterale per tale motivo.

Considerando invece un piano simmetrico dell'organismo vengono definiti gli organi come: Pari e Impari. Pari quando si ripetano due volte nella simmetria corporea, impari quando si ripetano una sola volta. Considerando invece il centro dell'organismo come riferimento, in un arto l'estremità prossimale è quella più vicina al centro dell'organismo. L'estremità distale è quella più lontana rispetto all'asse centrale dell'organismo.

Classificazione dei cordati

La classificazione dei cordati comprende sicuramente 3 sottotipi ed un quarto sottotipo dubbio. Abbiamo gli Urocordati, i Cefalocordati, i Vertebrati e il quarto sottotipo che sono gli Emicordati.

• Gli Urocordati corrispondono ai tunicati, chiamati così perché le branchie sono coperte e rese poco visibili da una tunica, una sorta di guscio fatto da una proteina chiamata tunicina. Tali organismi, se sezionati trasversalmente, notiamo che hanno la presenza di midollo spinale, corda dorsale e canale alimentare, indice che appartengono sicuramente al phylum sei Cordati. La corda dorsale è presente solo nella fase larvale dello sviluppo nella regione della coda.
• I Cefalocordati sono detti anche acranii (privi di cranio) o leptocardi (cuore a parete sottile) e comprendono due generi, quello dell'Anfiosso e quello dell'Asimmetro. Gli Anfiossi sono animali marini con dimensioni variabili fra i 3-5 cm e con una forma longilinea ed appuntita alle estremità. Non sono abili nuotatori e trascorrono la maggior parte della loro vita a scavare nella sabbia delle coste marine per infossarsi e sorprendere le prede passanti. I Cefalocordati Asimmetri sono caratterizzati da una coda che si estende lungo tutto il corpo e hanno un cranio ed un encefalo poco sviluppati.
• I Vertebrati sono rappresentati da circa 50.000 specie, di cui più di metà sono pesci ed uccelli. I Vertebrati vengono detti anche Notocordati per la presenza della notocorda (corda dorsale) fin dalla fase embrionale e larvale che, con lo sviluppo dell'organismo adulto, viene poi sostituita dalla colonna vertebrale. Essa è caratterizzata da tessuto osseo e cartilagineo che conferisce una struttura resistente, formata morfologicamente parlando, dalla sovrapposizione di moduli scheletrici definiti come vertebre, intercalate fra loro dai dischi vertebrali che rendono la colonna vertebrale flessibile oltre che resistente. Oltre ciò, il corpo dei Vertebrati è distinto da: Capo (ben sviluppato), Collo, Tronco (diviso a sua volta in torace ed addome ai quali si innestano gli arti superiori ed inferiori. A livello dell'addome nei Vertebrati più complessi abbiamo anche una cavità detta Celoma dove all'interno vi stanno il cuore ed i polmoni) e Coda (presente in tutti i Vertebrati tranne che nelle rane, nella quale sparisce dopo lo stadio embrionale).
• Gli Emicordati vengono definiti anche come Emicefalocordati o anche Craniati. Essi per un processo di cefalizzazione presentano un capo ben sviluppato. Sono solo ipoteticamente affini con gli altri e per questo è detto come un sottotipo dubbio dei cordati.

Filogenetica dei cordati

Per filogenetica (detta anche filogenesi o filogenia) si intende il processo di ramificazione delle linee di discendenza nell'evoluzione della vita. La sua ricostruzione è fondamentale per la Sistematica che invece si occupa di ricostruire le relazioni di parentela evolutiva dei vari organismi viventi, di guardarne le differenze e classificarli successivamente. Il diagramma che mostra i rapporti filogenetici tra specie o gruppi superiori si chiama albero Filogenetico. In esso i singoli organismi possono essere ricondotti ad un "tronco comune", ossia una categoria tassonomica iniziale. La categoria tassonomica iniziale viene detta per questo motivo Ancestrale e da essa deriveranno tutte le altre categorie tassonomiche successive.

Per quanto riguarda la filogenetica dei Cordati, essa è ricostruibile seguendo il binomio "evo-devo" (evolution-development) indetta dal Darwinista prussiano Haeckel, il quale suppose che ancestralmente (anticamente) c'era una popolazione di Urocordati che alternavano fasi di riproduzione asessuale (gemmazione e strobilazione) con fasi di riproduzione sessuale (meiosi). In seguito alla produzione di gameti, si formarono gli embrioni e le larve, ma alcune volte il processo evolutivo andava incontro a "neotenia", ossia il blocco dello sviluppo larvale, per poter sopravvivere alle condizioni ambientali ancestrali. Tale Neotenia si sarebbe protratta fin quando queste larve non svilupparono le gonadi in un processo chiamato Pedogenesi. Quindi queste si sarebbero riprodotte sessualmente e avrebbero originato una prole priva di capacità di metamorfosi che si sarebbe sviluppata anche nei Cefalocordati e nei primi Vertebrati. Parallelamente, tutte le strutture corporee si evolvettero come ad esempio quella alimentare che ancestralmente era un semplice apparato brachiale-filtratore secernente muco, ma successivamente evolvendosi l'apparato alimentare acquisisce anche una funzione respiratoria con la vascolarizzazione attorno alle fessure branchiali che diventano sede di scambi gassosi. Adesso tutti i Vertebrati presentano tali caratteristiche tranne rari casi come i cetacei che invece ancora incamerano molto cibo e lo filtrano grazie ad un apparato brachiale-filtratore.

Sistematica dei cordati

I Vertebrati comprendono varie classi che studieremo dal punto di vista filogenetico che possono essere distinguibili a seconda di alcune caratteristiche e di alcuni criteri di tipo dicotomico che separano le classi che presentano una netta differenza detta "salto evolutivo". I criteri sono:

• La struttura del cavo orale, che divide gli Agnati (coloro che hanno la bocca priva di fauci e di muscolatura) e gli Gnatostomi (coloro che invece hanno la bocca con le fauci caratterizzato da una mandibola e una mascella collegata dai muscoli).
• La struttura del corpo e la sua forma, che divide gli Ittiopsidi (che hanno una forma a pesce adatta all'ambiente acquatico) ed i Tetrapodi (hanno quattro arti adatti per muoversi nell'ambiente terrestre).
• La struttura e la morfologia delle uova, che divide gli Anamni (fanno uova prive di liquido amniotico per deporle in ambiente acquatico) e Amnioti (l'embrione è circondato da una membrana detta amnios che racchiude il liquido amniotico all'interno sia che si sviluppi nel grembo materno che sulla terra ferma e per questo è adatto all'ambiente terrestre).
• La struttura fisiologica dell'organismo, che divide gli Ectodermi (detti anche eterodermi, essi non sono in grado di produrre calore e quindi sfruttano quello dell'ambiente circostante. Hanno per tale motivo notoriamente un metabolismo molto rallentato) e Omeotermi (detti anche endodermi, essi sono in grado di produrre calore grazie ai loro processi metabolici costanti e numerosi).

In base a tali criteri si hanno le 9 classi di Vertebrati, che sono: Ostracodermi, Ciclostomi, Placodermi, Condroitti, Osteitti, Anfibi, Rettili, Uccelli e Mammiferi.

Le classi di vertebrati

1) Gli Ostracodermi

Gli Ostracodermi sono i Vertebrati più primitivi studiati fino ad ora dall'uomo. Di loro ormai abbiamo solo i reperti fossili e sono ormai estinti da tempo. Fanno parte del infra phylum "Agnate" ossia organismi vertebrati con una bocca circolare e priva di muscolatura. Essi erano dotati di corazza esterna mineralizzata, vivevano in gruppi e si alimentavano per filtrazione tramite l'apparato brachiale-filtratore. Grazie anche alla presenza dell'apparato fotorecettore sensibile al cambiamento di luce (e quindi anche alle ombre) riuscivano a percepire il pericolo e l'arrivo dei vari predatori e rintanarsi nella propria corazza. Prevalentemente sono esistiti due gruppi fondamentali di Ostracodermi come gli Eterostraci e gli Osteostraci dotati di pinne stabilizzatrici laterali per controllare meglio il loro nuoto ed i loro movimenti ed erano inoltre monorinici ossia dotati di una sola narice. Lunghi all'incirca 30 centimetri.

2) I Ciclostomi

I Ciclostomi sono una classe discendente dagli Ostracodermi che comprende sia organismi estinti che organismi viventi (come ad esempio la Lampreda). I Ciclostomi sono tutti privi di vertebre e per questo sono detti anche Aspondomi e fanno parte del infra phylum "Agnate" poiché anch'essi hanno una bocca circolare e priva di muscolatura. Ci sono due categorie di Ciclostomi: i Petromizonti ed i Mixinoidei che perdono in alcuni casi la capacità di alimentarsi per filtrazione acquisendo nuove strategie per alimentarsi come ad esempio il saprofitismo, ossia diventano organismi saprofili, in grado di nutrirsi di organismi morti in via di decomposizione.

I Petromizonti sono ectoparassiti di pesci ossia hanno una bocca dotata di piccoli uncinetti cornei in grado di agganciarsi alla carne dei pesci, e di una lingua che funziona come lo stantuffo di una ventosa. Per la presenza di recettori chemiotattici capiscono inoltre se la preda è viva o morta ed emanano di conseguenza sostanze coagulanti ed anestetiche su di essa. Durante il loro processo di sviluppo notiamo che allo stadio larvale, il Petromizonte vive in genere in acque dolci, mentre nella fase adulta passa nelle acque salate. Il Petromizonte più conosciuto è la Lampreda.

I Mixinoidei hanno una forma longilinea e priva di pinne dorsali. Essi sono gli spazzini del mare, ossia organismi saprofiti che si nutrono di pesci morti già in via di decomposizione. Inoltre possono anche iniettare all'interno delle branchie di alcuni pesci morenti di piccole dimensioni una sostanza da loro prodotta detta igroscopica che è capace di legarsi all'acqua addensandola e formando una sorta di fanghiglia che accelera la morte del pesce morente poiché, per tale motivo, non è più in grado di respirare. Dopo di che il pesce viene mangiato.

3) I Placodermi

I Placodermi sono ormai estinti da tempo. Essi fanno parte del infra phylum degli "Gnatostomi" poiché hanno la peculiarità di possedere uno scheletro orale mobile costituito da una mascella ed una mandibola collegate tramite la muscolatura fra loro. Il nome Placoderma deriva dal fatto che molte specie posseggono, sulla testa e sulla regione anteriore del tronco, una complessa armatura dermica fatta per lo più da scaglie cartilaginee o da placche ossee rivestite da dentina che la rende molto resistente. Per tale motivo possiamo dedurre che analogamente ai Ciclostomi anche i Placodermi si possono essere evoluti dagli Ostracodermi. Infatti, ancestralmente (anticamente) l'apparato orale-brachiale era caratterizzato da 5 o più fessure sorrette da placchette scheletriche che le mantenevano aperte. Tali fessure di forma cilindrica erano incernierate (incastrate) su di una incernieratura ventrale.

Ad un certo punto, due o tre di queste fessure cilindriche iniziarono a fondersi fra loro dando vita alla formazione di un arco orale (una sorta di bocca primitiva), caratterizzata da una parte superiore detta mandibola ed una parte inferiore detta mascella interconnesse dalla muscolatura. Dopo di che alcune placchette ossee esterne introflettendosi nell'interno della bocca formarono i denti (fauci) ottimi per cacciare le prede. È proprio per questo motivo che i Placodermi passano da essere prede ad essere predatori. Col passare del tempo, i Placodermi hanno affinato la coordinazione muscolare, un ottimo nuoto grazie alle loro pinne pettorali e pelviche, e aumentarono notevolmente le loro dimensioni fino ad arrivare anche a 8-9 centimetri di lunghezza.

4) I Condroitti

I Condroitti fanno parte del infra phylum degli "Gnatostomi" poiché hanno la peculiarità di possedere uno scheletro orale mobile costituito da una mascella ed una mandibola collegate tramite la muscolatura fra loro. Inoltre, il primo semi-anello brachiale si specializzerà in una struttura detta "Arco Ioideo" che a sua volta è caratterizzata da una parte superiore detta "Elemento io mandibolare" ed una parte inferiore detta "Iale". Tale Arco Ioideo è fondamentale per la regolazione dell'apertura e chiusura della bocca. Essi vengono detti anche pesci Cartilaginei poiché hanno uno scheletro quasi interamente caratterizzato da cartilagine tranne i denti che sono rivestiti dalla dentina che è invece un componente scheletrico ossea. I Condroitti attuali sono esclusivamente marini con pochissime eccezioni che possono insidiarsi nei laghi o nei fiumi ad acqua dolce. Si riproducono per riproduzione sessuata con fecondazione interna, grazie ai maschi che emanano due appendici (che si trovano in mezzo alle pinne pelviche) con funzione copulativa. I Condroitti si dividono in due sottoclassi: gli Elasmobranchi e i Bradiodonti.

1) Gli Elasmobranchi sono pesci cartilaginei caratterizzati da una rapida dentizione e quindi con denti molto specializzati e conformi ad un'ottima masticazione. Ad esempio, gli squali, il pesce sega e le razze fanno parte dei Condroitti Elasmobranchi e sono riconoscibili anche per la mancanza dell'opercolo, ossia una membrana di rivestimento disposta nella Regione Opercolare del cranio posteriore, funzionale nel rivestimento delle branchie. Infatti, le branchie anche degli squali moderni sono visibili anche ad occhio nudo proprio per tale motivo. Nella classe degli Elasmobranchi sono presenti vari ordini e sotto ordini. Gli ordini sono:

• I Cladoselaci sono estinti, avevano un corpo slanciato e pinne pettorali molto sviluppate che stabilizzavano il nuoto ed i loro movimenti, ottimi cacciatori per tale motivo. Avevano inoltre denti ricoperti da dentina e smalto e rinnovabili.
• I Pleurocantodi sono estinti, erano abili nuotatori. Quasi sicuramente è dalla loro pinna che si è originato l'arto nei primi anfibi.
• I Protoselaci sono tutti estinti tranne uno squalo denominabile come Heterodontus che è l'unico superstite vivente. Esso è caratterizzato dall'essere eterodontide, ossia ha i denti triangolari (peculiarità delle prede) nella parte anteriore dell'arcata mascellare e placche masticatrici nella parte posteriore dell'arcata mascellare.
• I Selaci si dividono in Pleurotremati (gli squali di adesso) e gli Ipotremati (comunemente sono le razze). Pesci ovviamente cartilaginei che hanno perso la capacità di ossificazione durante la loro evoluzione. Presentano una bocca in posizione ventrale quindi più inferiore rispetto alla comune bocca ed hanno le fessure branchiali disposte lateralmente (nei Pleurotramati e quindi negli squali) e disposte ventralmente (nei Ipotremati e quindi nelle razze), di cui una è chiamata spiracolo e serve a far entrare l'acqua nella faringe quando la bocca è occupata.

2) I Bradiodonti sono rappresentati al giorno d'oggi...