Zoologia, evoluzione e classificazione degli animali: cestodi, nematodi e anellidi

Zoologia e studio degli animali

Lo zoologo studia e applica la zoologia, si occupa di studiare vari aspetti del mondo animale: dal comportamento e delle abitudini (etologia), fino alla genetica e alla fisiologia, passando per I processi vitali e le malattie degli animali. Lo zoologo si occupa anche di censire e classificare gli animali presenti in determinate aree interessate. Svolge il suo lavoro a contatto con gli animali, in laboratorio, nell'habitat naturale oppure in parchi, riserve, acquari e giardini zoologici.

La conoscenza degli animali rappresenta un elemento culturale essenziale. Gli animali esprimono una diversità che descrive il percorso e il processo evolutivo.

La diversità del regno animale: la biodiversità è la ricchezza in specie dei vari ambienti, ma anche l'insieme dei processi evolutivi che l'hanno generata e le relazioni sistemiche che conferiscono ad ogni specie un ruolo cruciale.

Diverse patologie dell'uomo dipendono da "PROTOZOI" come il plasmodio della malaria e da animali che parassitano la nostra specie, ma che completano il loro ciclo in altri animali.

Si suppone che sulla terra possano essere presenti da 8 a 15 milioni di specie animali a fronte delle quali ad oggi ne risultano descritte circa 2 milioni.

Per classificare un organismo bisogna conoscere bene la sua morfologia e tutti gli aspetti del suo funzionamento (fisiologia).

Rilevanza dello zoologo

Oggi la figura dello zoologo risulta rilevante per: studio di modelli animali utile per studi biologici e medici. L'utilizzo di modelli è fondamentale per tutti gli ambienti della ricerca biologica: il 90% degli studiosi che hanno vinto il premio Nobel per la Medicina e Fisiologia hanno fondato le loro conclusioni sui modelli animali.

la figura dello zoologo risulta rilevante anche nella biomimetica, ovvero l'osservazione di processi biologici per dare suggerimenti per applicazioni tecnologiche o biotecnologiche.

Storia della zoologia

La storia della zoologia è antichissima, risale agli albori della specie umana. La necessità della conoscenza dei tipi e delle abitudini delle potenziali prede e dei predatori era ovviamente fondamentale per la sopravvivenza. Evidenze dell'acquisizione di tali conoscenze si ritrovano nelle numerose incisioni, sculture e disegni rupestri. ARISTOTELE, PLINIO IL VECCHIO, CAROLUS LINNAEUS.

A proposito di quest'ultimo, sviluppo il sistema tassonomico e nomenclatura binomia. Secondo la sua visione una specie era indicata da due nomi: uno indicante il genere e uno la specie, seguiti dal nome dello scopritore o dell'anno di scoperta. Linneo fornì ai tassonomi un modello di lavoro talmente efficiente da non essere ancora sorpassato.

Le entità vengono catalogate in un sistema gerarchico in cui gli snodi sono rappresentati da ranghi tassonomici inizialmente codificati da Linneo e successivamente integrati fino ai giorni nostri.

Ogni singolo livello viene genericamente definito come taxon o taxa al plurale.

DOMINIO-REGNO-PHYLUM-CLASSE-ORDINE-FAMIGLIA-GENERE-SPECIELE TEORIE DELL'EVOLUZIONE

Teorie dell'evoluzione

Fino alla metà del XVIII secolo il pensiero "creazionista" dominò la cultura occidentale.

Più tardi gli studi compiuti in campo biologico e geologico portarono gradualmente all'affermazione dell'idea che le specie si evolvono, cioè cambiano nel tempo.

Teoria di Lamarck

Il primo tentativo di spiegazione si deve a Jean Baptiste Lamarck con la teoria dell'ereditarietà dei caratteri acquisiti.

Lamarck riteneva che:

• le specie potessero subire nel tempo dei cambiamenti adattativi, aumentando le probabilità di sopravvivenza degli individui nell'ambiente;
• le specie cambiassero da una generazione all'altra evolvendo;
• le specie avessero tendenza innata a evolvere verso complessità maggiore;
• gli organi degli animali potessero svilupparsi di più o di meno a seconda dell'uso;
• i cambiamenti avvenuti durante la vita di un organismo venissero quindi trasmessi alle generazioni successive.

Secondo Lamarck quindi:

• Le antenate delle attuali giraffe allungavano il collo allo scopo di raggiungere le foglie dei rami alti
• Nelle generazioni successive questo processo si è ripetuto e il collo è diventato sempre più lungo
• Oggi le giraffe presentano il carattere "collo più lungo" acquisito nel corso delle generazioni

Questo meccanismo evolutivo suggerito da Lamarck, si rivelò inesatto e fu soppiantato dalle tesi proposte da Darwin.

Evoluzione e Darwin

L'evoluzione è un insieme di cambiamenti che avvengono in una popolazione nel corso del tempo dovuti all'accumulo di differenze ereditabili.

L'evoluzione spiega nel contempo l'unitarietà e la diversità dei viventi.

Unitarietà significa che gli organismi possiedono in comune le caratteristiche della vita, poiché condividono un antenato comune.

Diversità significa che ogni tipo di organismo (ogni specie) è adattata a uno dei numerosi ambienti della biosfera.

Darwin individuo nella selezione naturale il meccanismo dell'evoluzione. Secondo questo processo, quando individui con certe caratteristiche sopravvivono e si riproducono, mentre altri con caratteri diversi sono eliminati, la popolazione lentamente si modifica.

Prove dell'evoluzione

La biogeografia fornisce prove a favore dell'evoluzione; è lo studio della distribuzione delle piante e degli animali dei diversi luoghi del mondo. Il tipo di distribuzione degli organismi rispecchia l'ipotesi che le forme di vita si siano evolute adattandosi ai vari ambienti. Ambienti simili, ma del tutto separati come posizione geografici, tendono a ospitare organismi diversi, ma caratterizzati da adattamenti simili.

Le prove dell'evoluzione: i fossili sono testimonianze di forme di vita del passato. La documentazione fossile testimonia che gli organismi si sono evoluti generalmente da forme più semplici verso forme più complesse. I fossili confermano la discendenza da un antenato comune.

alcuni fossili hanno caratteristiche intermedie tra due diversi gruppi di organismi, questi vengono definitiFOSSILI DI TRANSIZIONE.

I confronti anatomici sostengono la discendenza da un antenato comune.

Le strutture anatomiche che sono simili perché sono state ereditate da un antenato comune recente sono chiamate strutture OMOLOGHE o OMOLOGIE. Invece, le strutture ANALOGHE o ANALOGIE, sono quelle che svolgono la stessa funzione ma che non sono ne costruite in modo simile né discendono da un antenato comune recente.

Le STRUTTURE VESTIGIALI sono organi o parti corporee che rivestono una funzione attiva in certi organismi, ma che sono il "ricordo evolutivo" derivato dai progenitori.

I confronti molecolari concordano con la discendenza da un antenato comune.

Le differenze biochimiche indicano il grado di parentela evolutiva tra i vari organismi.

Concetto di specie

Le specie sono gruppi di popolazioni naturali che, concretamente o potenzialmente, sono in rado di incrociarsi tra loro e di produrre una prole a sua volta fertile.

Tra due specie diverse vi è sempre un isolamento riproduttivo che può essere dato da: barriere prezigotiche (impediscono l'accoppiamento o la fecondazione); barriere postzigotiche (impediscono lo sviluppo di organismi adulti fertili).

L'insieme di tutti i mutamenti biologici che hanno inizio con l'origine di nuove specie prende il nome di macroevoluzione.

L'origine di nuove specie è detta speciazione, che porta ad un aumento di biodiversità.

Il fenomeno della speciazione, cioè della formazione di una nuova specie, si realizza attraverso la formazione di una barriera riproduttiva tra due popolazioni di una stessa specie.

• SPECIAZIONE ALLOPATRICA: le due popolazioni sono separate geograficamente
• SPECIAZIONE PARAPATRICA: a partire da un nucleo che si trova ai margini dell'areale ma non completamente separati
• SPECIAZIONE PERIPATRICA: a partire da un nucleo isolato non più a contatto con il resto della popolazione
• SPECIAZIONE SIMPATRICA: quando continuano a vivere nella stessa area geografica ma insorgono delle barriere riproduttive

Gli animali

Gli animali sono organismi pluricellulari originati da un protista ancestrale eterotrofo, si nutrono per ingestione e digestione e sono in rado di muoversi, almeno in alcune fasi del ciclo vitale.

Gli animali posso essere classificati in circa 30 phyla, per classificare i vari tipi di animali si possono usare i seguenti criteri:

• Il numero di strati in cui si organizzano le cellule,
• Simmetria;
• La presenza e il numero di cavità corporee;
• Il modello di sviluppo embrionale,
• Crescita con muta o con accrescimento continuo del corpo.

Gli invertebrati sono il gruppo di animali più ampio e diversificato.

Essi sono privi di colonna vertebrale, sono tutti protostomi, tranne gli echinodermi che sono deuterostomi e questi sono più vicini, dal punto di vista evolutivo, ai vertebrati.

Le chiavi tradizionali interpretative della filogenesi dei gruppi del regno animale si basano su:

• Piano strutturale o Bauplan: Livello di organizzazione, Piani di simmetria, Foglietti embrionali, Sviluppo ontogenetico, Segmentazione dello zigote, Blastoporo, Formazione del celoma;
• La dicotomia protostomi-deuterostomi;
• Livelli di organizzazione: Protoplasma, Cellulare, Cellula-Tessuto, Tessuto-Organo, Organo- Sistema;
• Simmetria del corpo: RADIATA o RAGGIATA, ogni piano immaginario che passi attraverso l'asse centrale divide l'animale in due parti specularmente identiche. BILATERALE, esiste solo un piano (sagittale mediamo) tale da dividere l'organismo in due parti specularmente identiche (dai platelminti sino ai vertebrati).

Simmetria radiata o raggiata

Porzione superiore (lato orale).

Porzione inferiore (lato aborale): nessuna distinzione tra faccia ventrale e faccia dorsale ne tra lato destro e lato sinistro.

Simmetria bilaterale

CEFALIZZAZIONE: tendenza evolutiva verso l'accentramento delle strutture sensoriali in corrispondenza dell'estremo cefalico, quello che in un animale in movimento di solito entra per primo in contatto col cibo, con un eventuale pericolo o con sorgenti di altri stimoli.

ESTREMITÀ CEFALICA SPECIALIZZATA: adattamento in rapporto alla possibilità di compiere movimenti tramite attività complesse.Tuttavia, va detto che le caratteristiche di simmetria da sole non rappresentano un criterio assolutamente sicuro per assegnare un tipo ai radiati o ai bilateri. Un esempio è quello della stella marina definita pseudo-raggiata o bilaterale, questo perché nella fase larvale del suo ciclo vitale si trova con una simmetria bilaterale, mentre nel suo stato adulto la si trova con una simmetria raggiata.

Sviluppo embrionale

Il piano strutturale di un animale compare a seguito dello sviluppo della cellula uovo fecondata (zigote). Lo zigote subisce un processo di segmentazione attraverso una serie di mitosi fino a che viene suddiviso in tante cellule (stadio di BLASTULA) che tipicamente circondano una cavità ripiena di liquido, il BLASTOCELE. La blastula si trasforma in GASTRULA per i movimenti cellulati (GASTRULAZIONE) con la formazione dei foglietti germinativi.

Ectoderma: da origine sempre all'epidermide e ai suoi derivati, al sistema nervoso e organi di senso.

Endoderma: epitelio intestino e ghiandole annesse.

Gli apparati respiratori derivano da entrambi i foglietti. Troviamo due soli foglietti negli animali a simmetria raggiata.

Negli Eumetazoi a simmetria bilaterale si sviluppa un terzo foglietto: il MESODERMA.

Questo dà origine a: rivestimento celoma, tessuti connettivi e sistema circolatorio, muscolatura gonadi.

Modello corporeo e celoma

Modello corporeo sulla base della presenza/assenza del celoma:

• Le forme acelomate mancano di una cavità corporea interposta tra il canale digerente e la parete del corpo: PHYLA PLATYHELMINTHES;
• Gli pseudocelomati presentano una cavità corporea delimitata solo parzialmente dal mesoderma: PHYLA NEMATODA E NEMATOMORPHA;
• Le forme celomate hanno un vero e proprio celoma, cioè una cavità corporea completamente delimitata da mesoderma: PHYLA ANELLIDA E MOLLUSCA.

La cavità celomatica svolge diversi ruoli: il liquido della cavità funziona da ammortizzatore nei confronti degli organi interni, il lume della cavità consente a tali organi di crescere e di muoversi senza entrare in contatto con la parete corporea, nei CELOMATI a corpo molle il liquido non comprimibile contenuto nella cavità corporea viene mantenuto sotto pressione e funziona come scheletro idrostatico.

Dicotomia protostomi-deuterostomi

DICTOMIA PROTOSTOMI-DEUTEROSTOMI (differenze nella formazione del celoma e destino del blastoporo) - (differenze segmentazione uovo)

PROTOSTOMI: il celoma si forma per SCHIZOCELIA (a partire da gemme cellulari piene di mesoderma che si cavitano), nella formazione del tubo digerente il blastoporo da origine prima alla bocca.

DEUTEROSTOMI: il celoma si forma per ENTEROCELIA (a partire da estroflessioni dell'archenteron), nella formazione del tubo digerente il blastoporo da origine prima all'ano.

Protostomi: divisione spirale Deuterostomi: divisione radiale