L’evoluzione degli animali
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Gli animali sono eterotrofi complessi, acquatici o terrestri Gli animali (regno Animalia) possiedono caratteristiche che li rendono assai diversi dagli altri eucarioti pluricellulari; sono eterotrofi, cioè devono acquisire i nutrienti da una fonte alimentare esterna, e ingeriscono il cibo internamente al proprio corpo. Di solito si riproducono per via sessuata; alla fecondazione segue una serie di stadi di sviluppo fino alla formazione di un organismo dotato di tessuti e organi specializzati.
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Molto probabilmente gli animali derivano da un antenato protista Secondo l’ipotesi del flagellato coloniale, gli animali discenderebbero da un antenato costituito da cellule flagellate organizzate in una colonia sferica cava.
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L’evoluzione dei piani corporei Gli animali sono caratterizzati dal tipo di simmetria. La simmetria radiale implica che l’animale sia organizzato in modo circolare: qualsiasi piano longitudinale che passi per il centro può sezionarlo in due metà speculari. La simmetria bilaterale implica che l’animale abbia una metà destra e una metà sinistra definite: un solo piano passante per il centro può sezionarlo in due metà uguali.
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L’albero evolutivo degli animali si basa su sette caratteri chiave
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Gli animali e il celoma Una struttura importante che riguarda gli animali è la presenza di una cavità corporea. Gli animali che ne sono privi, come i platelminti, si definiscono acelomati. I nematodi sono invece pseudocelomati: possiedono una cavità corporea non completamente rivestita di mesoderma. La maggior parte degli animali fa parte dei celomati, gruppi dotati di un vero celoma, cioè una cavità posta tra il canale alimentare e la parete corporea che si origina da un’escavazione nel mesoderma.
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I celomati: protostomi e deuterostomi Nel corso dello sviluppo embrionale, nei celomati si forma un’apertura chiamata blastoporo. Nei protostomi la bocca compare in corrispondenza o vicina al blastoporo, mentre nei deuterostomi in corrispondenza del blastoporo o vicino ad esso compare l’ano e, più tardi, da una nuova apertura si forma la bocca.
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I vantaggi del celoma La presenza del celoma offre diversi vantaggi: •i movimenti del corpo sono più liberi; •l’ampio spazio permette lo sviluppo di organi e sistemi di organi complessi; •il fluido celomatico protegge gli organi interni dai danni meccanici e dalle escursioni termiche; •la cavità funge da deposito e trasporto di sostanze nel corpo; •negli animali privi di scheletro fornisce sostegno idrostatico.
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Alcuni gruppi animali sono invertebrati, mentre altri sono vertebrati I gruppi animali si possono suddividere in due ampi raggruppamenti: •invertebrati – privi di endoscheletro di cartilagine o tessuto osseo (per esempio, le spugne e i molluschi);
•vertebrati – muniti di endoscheletro, cartilagineo oppure osseo (per esempio, i pesci e i mammiferi).
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Gli animali invertebrati più semplici sono le spugne e gli cnidari Le spugne sono gli unici animali privi di veri e propri tessuti, benché presentino cellule specializzate; si nutrono per filtrazione di particelle dall’acqua.
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Gli animali invertebrati più semplici sono le spugne e gli cnidari Gli cnidari hanno simmetria radiale e sono in prevalenza sessili; catturano le loro prede grazie a un anello di tentacoli dotati di cellule urticanti, gli cnidociti. Hanno un livello di organizzazione tissutale e presentano due forme corporee di base: il polipo e la medusa.
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Nei platelminti, o vermi piatti, compare la simmetria bilaterale I platelminti hanno tre foglietti embrionali e un sistema di organizzazione a livello di organi, con un sistema digerente incompleto e un sistema nervoso organizzato come una sorta di «scala a pioli» con un piccolo cervello anteriore; si tratta di animali acelomati. I vermi piatti sono parassiti dell’uomo e di altri animali.
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I nematodi sono i vermi cilindrici I nematodi sono vermi non segmentati, presentano una cavità interna (pseudoceloma) e un tubo digerente completo. Si trovano quasi ovunque e alcuni, come gli ascaridi, sono endoparassiti dell’uomo.
Un individuo maschile e uno femminile di Ascaris.
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Gli anellidi sono i vermi segmentati Gli anellidi presentano il corpo suddiviso in segmenti riconoscibili dall’esterno, separati da setti che suddividono il celoma. Il phylum include gli oligocheti (come il lombrico), i policheti (di ambiente marino) e gli irudinei (come le sanguisughe). 14
I molluschi hanno un piano corporeo suddiviso in tre parti distinte Tutti i molluschi hanno il corpo composto dal piede, la robusta porzione muscolare usata per la locomozione, la massa viscerale, che contiene gli organi interni, e il mantello, che riveste la massa viscerale e può secernere la conchiglia. I tre gruppi principali di molluschi sono: 1. gasteropodi; 2. cefalopodi; 3. bivalvi.
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I tre gruppi di molluschi Nei gasteropodi l’animale si muove per la contrazione muscolare che interessa il piede, appiattito ventralmente. Nei cefalopodi il piede si è evoluto in tentacoli che circondano il capo. Nei bivalvi, così chiamati per la conchiglia formata da due valve, il piede muscolare si estroflette ventralmente dalla conchiglia.
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Gli artropodi Si tratta di un phylum notevolmente diversificato e ricchissimo di specie. Il successo degli artropodi può essere attribuito a queste caratteristiche: •appendici articolate; •esoscheletro; •segmentazione; •sistema nervoso ben sviluppato; •varietà degli organi respiratori; •competizione ridotta grazie alla metamorfosi. 17
Gli artropodi: crostacei I crostacei sono un vasto gruppo di artropodi per lo più marini; sono dotati di un esoscheletro duro e crostoso e di cinque paia di zampe.
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Gli artropodi: miriapodi e aracnidi I centopiedi sono dotati di un paio di appendici per ogni segmento corporeo, i millepiedi di due paia di appendici sulla maggior parte dei segmenti.
Gli aracnidi comprendono i ragni, gli scorpioni e gli acari; sono provvisti di quattro paia di zampe, attaccate al cefalotorace. 19
Gli artropodi: insetti Il gruppo degli insetti è estremamente numeroso e diversificato. Essi sono adattati a uno stile di vita terrestre e hanno colonizzato una vastissima gamma di ambienti. Il corpo è suddiviso in un capo, un torace e un addome; al torace sono articolate tre paia di zampe.
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Gli echinodermi adulti hanno simmetria radiale Gli echinodermi comprendono organismi come le stelle marine, i ricci di mare e i cetrioli di mare. Gli adulti hanno simmetria radiale e non presentano né un capo, né un cervello, né una segmentazione; tuttavia, le larve presentano simmetria bilaterale. La locomozione è affidata a un peculiare sistema vascolare acquifero; non hanno sistemi respiratorio, escretore o circolatorio complessi, dato che i fluidi della cavità celomatica e il sistema vascolare acquifero assolvono molte di queste funzioni. 21
Gli echinodermi adulti hanno simmetria radiale
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Il phylum dei cordati comprende animali con notocorda Tutti i cordati hanno simmetria bilaterale e in qualche stadio del loro ciclo vitale presentano quattro caratteristiche: 1. cordone dorsale di sostegno, chiamato notocorda; 2. cordone nervoso tubulare dorsale; 3. tasche faringee, che nella maggior parte dei vertebrati sono presenti soltanto durante lo sviluppo embrionale; 4. coda postnatale.
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L’albero evolutivo dei cordati, di cui fanno parte i vertebrati
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I cordati invertebrati Nei cordati invertebrati la notocorda non viene mai rimpiazzata da una colonna vertebrale. I tunicati, che vivono sui fondali marini, presentano le quattro caratteristiche tipiche dei cordati soltanto nello stadio larvale. Gli anfiossi, anch’essi marini, mantengono le caratteristiche tipiche dei cordati anche nella forma adulta.
Due esempi di cordati invertebrati: un’ascidia (a sinistra) e un anfiosso (a destra).
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L’albero evolutivo dei vertebrati si basa su cinque caratteristiche chiave Tutti i vertebrati hanno lo scheletro interno, una struttura dotata di articolazioni e appendici pari, presentano cefalizzazione, hanno un ampio celoma e organi viscerali ben sviluppati, un sistema circolatorio chiuso e sistemi respiratorio ed escretore molto efficienti. I cinque caratteri che distinguono i vari vertebrati tra loro e dai cordati invertebrati sono: 1. presenza delle vertebre; 2. evoluzione delle mascelle; 3. comparsa dei polmoni; 4. presenza di arti articolati; 5. comparsa di un uovo amniotico. 26
I pesci sono vertebrati acquatici rappresentati da tre classi I pesci agnati sono privi di mascelle, di scaglie e di pinne pari; alcuni di essi sono parassiti di altri pesci. I pesci cartilaginei comprendono squali, razze e mante; hanno scheletro di cartilagine e sono in prevalenza predatori. I pesci ossei sono i più numerosi e diversificati tra tutti i vertebrati; per la maggior parte si tratta di pesci a pinne raggiate, dotati di vescica natatoria; l’altro gruppo è quello dei pesci a pinne lobate. 27
Gli anfibi sono tetrapodi in grado di muoversi in ambiente terrestre Gli anfibi sono rappresentati da rane, rospi, tritoni e salamandre; sono tutti dotati di quattro arti, gli adulti hanno piccoli polmoni e la respirazione polmonare è coadiuvata dallo scambio di gas che avviene attraverso la pelle (respirazione cutanea). La maggior parte di essi conduce uno stile di vita anfibio: lo stadio larvale vive in acqua, l’adulto sulla terraferma.
28 Una raganella e una salamandra.
I rettili hanno un uovo amniotico e possono riprodursi sulla terraferma Il corpo dei rettili è rivestito di squame coriacee cheratinizzate, che proteggono l’animale dalla disidratazione e dai predatori. L’adattamento più significativo è il tipo di riproduzione: dopo la fecondazione interna la femmina depone uova amniotiche, che rendono possibile lo sviluppo embrionale lontano dall’acqua.
La diversità dei rettili: tartaruga verde, mostro di Gila e crotalo adamantino.
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Gli uccelli hanno le penne e sono endotermi Quasi tutte le caratteristiche anatomiche degli uccelli sono correlate alla capacità di volare, dagli arti anteriori modificati in ali alle ossa pneumatiche. Sono animali endotermi (mantengono una temperatura corporea costante) e depongono uova con guscio duro.
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I mammiferi hanno la pelliccia e le ghiandole mammarie I mammiferi sono endotermi e molti dei loro adattamenti, tra cui la pelliccia, sono legati al controllo della temperatura interna. Le ghiandole mammarie permettono alle femmine di allattare i piccoli.
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I mammiferi hanno la pelliccia e le ghiandole mammarie La classe dei mammiferi si divide in tre gruppi: •monotremi, che sono dotati della cloaca e depongono uova a guscio duro; •marsupiali, che iniziano il loro sviluppo nel corpo materno e lo completano nel marsupio, una tasca dell’addome materno; •placentati, a cui appartiene la gran parte dei mammiferi, che presentano membrane embrionali modificate (tra cui la placenta) per lo sviluppo interno nell’utero della madre.
I mammiferi monotremi e marsupiali.
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