Zoologia

Programma zoologia 2019-2020

Che cosa è un animale?

È un organismo pluricellulare caratterizzato da cellule eucarioti prive di parete cellulare. Sono in generale eterotrofi e di norma si nutrono per ingestione. Quasi tutti gli animali si riproducono sessualmente, mediante cellule chiamate gameti.

Definizione funzionale di animale

Seconda definizione, più funzionale. Un animale è un sistema autonomo, non chiuso, che scambia con l’ambiente in ingresso (cibo, gas respiratori) e in uscita (feci, gas respiratori). Esistono delle funzioni necessarie come:

• Isolamento dall’esterno
• Sostegno
• Alimentazione
• Respirazione
• Circolazione
• Secrezione
• Escrezione
• Osmoregolazione
• Riproduzione
• Controllo nervoso

Regni e domini della vita

I ranghi tassonomici introdotti in parte da Linneo nel 1758 sono (con esempio dell’uomo):

1. Dominio (Eukaria)
2. Regno (Animalia)
3. Phylum (Chordata)
4. Classe (Mammalia)
5. Ordine (Primates)
6. Famiglia (Hominidae)
7. Genere (Homo)
8. Specie (Homo sapiens)

Esistono in natura 5 regni:

• Monere come batteri e procarioti
• Protisti come eucarioti e alghe
• Funghi
• Piante
• Animali

Procarioti/Eucarioti

Nell’ambito della biologia cellulare si possono distinguere due tipi di organismi di base: le cellule procariote e le cellule eucariote.

Procarioti: I procarioti (dal greco pròtós = primo e kàrion = nucleo, cioè “nucleo primitivo”) sono organismi unicellulari dalla struttura cellulare primitiva e dal funzionamento vitale semplificato rispetto agli altri esseri viventi. Le cellule procariote si differenziano dagli altri organismi per molte caratteristiche, la più importante delle quali riguarda il materiale genetico, organizzato in geni disposti su un filamento ad anello e non racchiuso da una membrana. Compaiono circa 3,5 - 3,8 miliardi di anni fa. Circa 2 miliardi di anni fa un batterio entrò in un archea e non venne digerito, diventando così un mitocondrio dando origine agli eucarioti.

Eucarioti: Gli eucarioti sono gli organismi viventi formati da cellule più evolute rispetto a quelle procariote e che possiedono un nucleo racchiuso da una membrana nucleare. Pur essendo diverse nella forma e nelle dimensioni, tutte le cellule eucariote sono costituite fondamentalmente dalle stesse parti: la membrana cellulare, il citoplasma, nel quale troviamo alcuni organuli che svolgono diverse funzioni vitali, e il nucleo.

Misurare il vivente

Classificare il vivente

Diverse discipline che permettono la classificazione di un essere vivente:

• Sistematica: è la trasposizione scientifica di un processo in due fasi (riconoscere, differenziare)
• Tassonomica: è una disciplina della sistematica che studia le procedure della classificazione
• Nomenclatura: è il complesso di norme e regole che definiscono le modalità con le quali vengono assegnati i nomi ai vari taxa
• Filogenesi: è la ricostruzione della storia evolutiva
• Classificazione: è il risultato della sistematica

Carlo Linneo e il Systema Naturae

Una specie viene definita da un’unità o soggetto in evoluzione. Difficile da distinguere nell’albero della vita. Systema naturae è un libro scritto da Carlo Linneo circa nella seconda metà del 1700 (circa 1758) dove vennero classificati i ranghi tassonomici utilizzati per categorizzare le diverse entità attraverso un sistema gerarchico. Successivamente vennero integrati negli anni. Ogni singolo livello della gerarchia viene definito taxon (al plurale taxa). Prime nomenclature in zoologia. Introduce i primi ranghi tassonomici (come ad esempio specie, genere, ordine, classe, regno).

Scrivere il nome di una specie

Caratterizzato da una nomenclatura binomia in cui il primo termine identifica il genere. Il primo termine deve esser scritto con la maiuscola, mentre il secondo con la minuscola. Questi termini sono sempre da scrivere in latino per differenziarli dal testo.

Alberti evolutivi

Sono dei metodi di rappresentazione che nascono con Darwin e con l’idea di estinzione. Gli alberi si trovano nella forma radicata in cui sono riconoscibili dei rami connessi da nodi. A seconda del punto in cui si trovano, nodi e rami possono essere considerati basali (se più vicini alla radice) oppure terminali (lontani dalla radice).

Albero stellato, parzialmente risolto, risolto

• Stellato: presenta solo politomie, ovvero più di due rami per ogni nodo
• Parzialmente risolto: presenta sia politomie che dicotomie
• Risolto: presenta solo dicotomie e quindi solo biforcazioni che creano relazioni per risolvere l’albero

Cladogramma, filogramma, dendrogramma

• Cladogramma: tutti i nodi terminali sono allineati e sono gli unici a rappresentare relazioni tra le entità considerate.
• Additivo o filogramma: vengono rappresentate graficamente le distanze tra i vari nodi terminali. Essi vengono sempre accompagnati da una scala che indica il quantitativo di differenza misurato.
• Ultrametrici o dendrogramma: sono un tipo particolare di alberi additivi nel quale i nodi terminali sono allineati ma i nodi intermedi hanno diverse lunghezze e sono proporzionali al tempo di divergenza calcolato usando un orologio molecolare.

Anagenesi e cladogenesi

Il cambiamento evolutivo si può realizzare con due diverse modalità principali:

• Anagenesi: evoluzione compiuta da tutti gli organismi
• Cladogenesi: separazione, evento di distinzione

Analogia/omologia

Si dicono omologhi tra loro organi di specie diverse derivanti dalla stessa porzione dell'embrione. Normalmente si può riconoscere l'omologia di organismi dallo stesso phylum. Si dicono invece analoghi organi che svolgono la stessa funzione ma provengono da origine diversa, come le ali di uccelli e insetti.

Stato del carattere (plesiomorfo, apomorfo)

In sistematica un carattere è definito dalla presenza di due o più forme alternative (dette stati). I caratteri possono essere valutati come:

• Stato plesiomorfo (o ancestrale): se presente nel comune antenato
• Stato apomorfo (o derivato): se presente solo in un determinato gruppo

Sinapomorfie, simplesiomorfie

• Sinapomorfia: condivisione degli stati di carattere ancestrale
• Simplesiomorfia: condivisione degli stati di carattere derivato

Convergenza, divergenza, radiazione

Sono diversi tipi di evoluzione:

• Convergenza: Si definisce convergenza evolutiva il fenomeno per cui specie diverse che vivono nello stesso tipo di ambiente, o in nicchie ecologiche simili, sulla spinta delle stesse pressioni ambientali, si evolvono sviluppando, per selezione naturale, determinate strutture o adattamenti che li portano ad assomigliarsi moltissimo. Tali specie sono dette convergenti.
• Divergenza
• Radiazione

Monophylum, paraphylum e filogenesi

• Monofiletici: Comprende tutti i suoi antenati e tutti i suoi discendenti
• Parafiletico: è sempre presente un antenato ma non tutti i suoi discendenti
• Polifiletico: Sono dei derivati che non condividono comuni antenati recenti

Apparati e sistemi

Apparato: Insieme di origini di comune origine embrionale (tegumentario, digerente, respiratorio).

Sistema: Insieme di organi con diversa origine embrionale (muscolare, scheletrico, circolatorio, linfatico).

Concetto di bauplan

È un piano strutturale che unisce e descrive tutte le caratteristiche di un animale. O meglio, è la descrizione del gruppo a livello di phylum. Lo schema strutturale corporea, detto bauplan (in tedesco “progetto”), è definibile grazie alle sue caratteristiche (1. simmetria, 2. scheletro, 3. sviluppo, 4. presenza o meno di cavità corporee) e deve essere tale da garantire che tutti i suoi componenti siano compatibili strutturalmente e funzionalmente. I temi fondamentali e ricorrenti permettono poche opzioni disponibili anche se le strategie adottate per sopravvivere sono estremamente varie.

Piani di simmetria e definizioni

Durante lo sviluppo le varie parti del corpo accrescono in diversi modi:

• Crescita isometrica: se le varie parti del corpo crescono in modo proporzionato
• Crescita eterocronia: se le diverse parti del corpo si sviluppano in tempi diversi (es gambe dell’uomo)

Un bauplan è praticamente sempre definito da una simmetria. Si parla di simmetria facendo riferimento alla disposizione delle diverse parti corporee in relazione al principale asse corporeo. Esistono diversi tipi di simmetria e possono essere identificati in base a quanti siano i piani che passano per l’asse orale-aborale o l’asse anteriore-posteriore.

• Asimmetria
• Simmetria sferica
• Simmetria radiale o raggiata
• Simmetria bilaterale

Tipologie di simmetria

Asimmetria: Come ad esempio le amebe (protozoi) o molte spugne (metazoi).

Simmetria sferica: Possono essere identificati molti piani passanti per il centro della struttura.

Simmetria radiale o raggiata: Presente negli organismi come gli cnidari o parte degli ctenofori, in questo caso più di due piani suddividono il corpo in parti speculari.

Simmetria bilaterale: un solo piano divide l’animale in due parti speculari. Consente il movimento e nasce il processo di cefalizzazione. Esistono diverse tipologie di sezioni nella simmetria bilaterale:

• Sezione sagittale: sezione lungo l’asse che passa tra bocca e ano
• Sezione frontale: sezione che divide una parte ventrale e una dorsale
• Sezione trasversale: sezione creata da un taglio lungo la perpendicolare all’asse bocca-ano

Funzioni del tegumento

Tegumento - (epiteli, sincizi, epiderma, ipoderma, cuticola); epiderma ed epidermide. La prima protezione dell’organismo dal mondo esterno è rappresentata dalla superficie corporea o tegumento. L’epitelio superficiale e il connettivo sottostante, con il loro spessore e le loro varie specializzazioni (come ad esempio spine, scaglie o penne) svolgono il ruolo di prima barriera contro vari agenti esterni fisici o chimici.

Epitelio: Tessuto che riveste la superficie esterna del corpo e le cavità interne degli organismi animali e vegetali pluricellulari. È costituito da cellule di forma geometrica e regolare, separate da scarsa sostanza intercellulare, disposte in uno o più strati (epitelio semplice epiderma ed epitelio stratificato epidermide); oltre alla funzione di rivestimento (epitelio di rivestimento), può avere anche attività secretiva ghiandolare (epitelio ghiandolare) o di ricezione di stimoli esterni (epitelio sensoriale). Spesso le cellule epiteliali sono provviste alla superficie libera di ciglia o flagelli (epitelio ciliato). In base alle caratteristiche e alla disposizione delle cellule, può essere inoltre distinto in epitelio pavimentoso (con cellule piatte), epitelio cubico, cilindrico, prismatico (secondo la forma degli elementi cellulari), epitelio pigmentato (se le cellule contengono pigmenti), epitelio di transizione (con cellule che cambiano forma), tipico della vescica.

Durante lo sviluppo embrionale il tessuto epiteliale deriva in larga misura da endoderma ed ectoderma e in misura minore dal mesoderma.

Sincizi e plasmodio

Sincizi: cellule singole che si fondono per creare nuclei più grandi. Plasmodio: Mancata divisione.

Epiderma e epidermide

Epiderma: Rivestimento cellulare esterno, mono-stratificato del corpo dei metazoi.

Epidermide: Rivestimento cellulare esterno, pluri-stratificato del corpo dei metazoi. Equivale a più epiderma stratificati. Non presenta cuticole ma è protetto da uno strato corneo e si appoggia al derma. Può presentare degli annessi cutanei come:

• Scaglie dei pesci
• Squame dei rettili (inclusi gli uccelli)
• Penne e piume dei rettili (uccelli)
• Peli come nei mammiferi
• Corna (tori) e palchi (cervi) dei mammiferi

!!! Il corno del rinoceronte è formato da peli fusi tra di loro !!!

Ipoderma e cuticola

Ipoderma: Tessuto epiteliale posizionato al di sotto di una cuticola o esoscheletro.

Cuticola: Stato protettivo esterno dell’epidermide.

Sostegno (citoscheletro, idroscheletro, endoscheletro, esoscheletro, dermascheletro)

Lo scheletro è quella componente che svolge le funzioni di sostegno, protezione e inserzione per i sistemi muscolari.

• Citoscheletro: è ciò che determina la diversa forma che le varie cellule hanno. È composto da filamenti e microtubuli.
• Idroscheletro: la forma degli organismi pluricellulari è determinata, oltre che alle varie strutture scheletriche, dalla presenza di fluidi nelle cavità corporee. Queste strutture vengono chiamate idroscheletri.
• Endoscheletro: Scheletro localizzato internamente (cordati).
• Esoscheletro: Scheletro localizzato esternamente o più o meno approfondito nei tessuti (protozoi foraminiferi, artropodi).
• Dermascheletro: scheletro al di sotto della superficie corporea (echinodermi).

Gli scheletri possono essere anche suddivisi in base alla loro composizione: completamente inorganica (scheletri calcarei (molluschi e coralli) o silicei (spugne)) o prevalentemente organica (artropodi).

Movimento (flagelli, ciglia, pseudopodi, cellule mioepiteliali, muscoli)

Tutti gli animali sono dotati della capacità della “motilità controllata”. Sono attività dispendiose dal punto di vista energetico. 3 tipologie: motilità micro tubulare (ciglia, flagelli), actomiosinica (muscoli) e moto ameboide.

Sistema microtubulare

Ciglia e flagelli hanno la stessa struttura e organizzazione di base molecolare. Sono estroflessioni della superficie cellulare con diametro di circa 200 nm e diverse lunghezze. L’axonema è l’elemento fondamentale della loro struttura, costituito da 9 coppie di microtubuli collegati tra loro e al loro interno una coppia di microtubuli.

Ciglia: Lunghe pochi micron e il movimento del singolo ciglio è coordinato a tutte le altre attraverso una fase di recupero e una fase di battuta coordinate tra loro. Dando origine ad onde successive di battuta.

Flagelli: Decisamente più lunghi e hanno movimento ondulatorio planare o elicoidale. La direzione in cui si muove la cellula è opposta a quella