Vertebrati: caratteristiche, classificazione, sistema nervoso, digestivo, riproduzione

I vertebrati (Vertebrati) sono un gruppo animale caratterizzato dalla presenza di uno scheletro composto da vertebre e una scatola cranica con funzioni protettive. In questo gruppo troviamo oltre 60.000 specie.

Consiste di pesci e tetrapodi: anfibi, rettili, uccelli e mammiferi, compresi noi umani. All'interno di questi lignaggi troviamo una grande diversità, in termini di modelli corporali, fisiologici, metodi di locomozione, alimentazione, tra gli altri.

L'origine dei vertebrati è un argomento di discussione importante tra i biologi evoluzionisti. C'è una serie di fossili che ci permettono di tracciare la sua storia evolutiva. Ad esempio, il piccolo organismo Haikouella lanceolata è una creatura che a quanto pare assomiglia ad un pesce oggi. I paleontologi propongono che questo fossile sia il taxon sorella dei vertebrati.

Inoltre, ci sono altre speculazioni relative all'origine del gruppo. Alcuni ricercatori suggeriscono che i vertebrati potrebbero provenire da protocordados. La documentazione sui fossili sembra supportare questa teoria.

Caratteristiche diagnostiche dei cordati

Il Subphylum Vertebrata presenta una serie di caratteristiche che consentono di differenziarli dagli invertebrati. Il Subphylum Vertebrata è incluso nel Phylum Chordata, quindi ha le caratteristiche diagnostiche di questo gruppo: notocorda, cordone nervoso dorsale, fessure faringee, endostile e coda postanal.

Queste cinque caratteristiche si trovano in alcuni stati embrionali. In alcuni casi, possono apparire modificati ed è anche comune che scompaiano man mano che l'animale si sviluppa.

notochord

La notocorda è una struttura che assomiglia a una canna, è flessibile e si estende in tutto il corpo. Fornisce un sito di ancoraggio per la muscolatura e grazie alle sue proprietà, permette i movimenti ondulati dell'organismo. Nei vertebrati, la notocorda viene sostituita.

Cavo nervoso dorsale

Il cordone nervoso dorsale è tipico di questo gruppo: negli invertebrati lo troviamo in posizione ventrale. Questo è protetto dagli archi neurali delle vertebre. Allo stesso modo, il cervello è protetto da un teschio.

Fessure faringee

Le crepe faringee funzionano nei gruppi primitivi come un filtro che consente l'alimentazione. Nel pesce, questa struttura è vascolarizzata e consente lo scambio gassoso, formando le branchie.

endostilo

L'endostile si trova alla base della faringe e, nei vertebrati, è stato trasformato nella ghiandola tiroidea.

Cola postanal

La coda postanal, insieme alla muscolatura, contribuisce al movimento dei cordati basali. Si propone che si sia evoluto in favore delle pressioni selettive che una vita acquatica suppone. Negli umani, lo troviamo solo come un piccolo organo vestigiale: il coccige.

Caratteristiche generali dei vertebrati

Tessuti epidermici

L'integumento dei vertebrati ha due chiare divisioni: un'epidermide esterna che, derivata embriologicamente dall'ectoderma e un derma interno che forma il tessuto connettivo, deriva dal mesoderma.

Nei vertebrati vi è una serie di modificazioni molto eterogenee nei tessuti esterni, come la presenza di squame, penne, artigli, tra gli altri.

I mammiferi si distinguono in particolare per la presenza di capelli e tessuto ghiandolare. Quest'ultimo è responsabile della secrezione di sostanze e ormoni, che partecipano direttamente alla fisiologia dell'individuo e al processo di riproduzione e scelta del partner.

scheletro

Il nome del gruppo deriva da questa caratteristica distintiva: la presenza di vertebre. Oltre a questi, i vertebrati hanno una scatola cranica con funzioni di protezione derivate principalmente dalle cellule della cresta neurale

L'unica eccezione alla presenza di vertebre è un gruppo di pesci primitivi popolarmente conosciuti come streghe o miscele.

sistemi

Nei vertebrati, possiamo distinguere una serie di sistemi complessi che orchestrano i meccanismi fisiologici che avvengono all'interno dell'organismo.

Il sistema muscolare consente movimenti ed è caratterizzato da segmenti muscolari o miomeri a forma di zigomatici. Nel gruppo, hanno trovato un'ampia varietà di meccanismi di locomozione, in modo che i muscoli siano modificati per soddisfare le esigenze dell'animale.

Il sistema nervoso è composto da un cervello diviso in tre parti e da dieci a dodici coppie di nervi cranici.

Il sistema digestivo consente l'assorbimento dei nutrienti. In questo sistema, la presenza di un fegato e un pancreas può essere chiaramente distinta. Questo sistema, insieme al sistema nervoso, sarà descritto in dettaglio nelle seguenti sezioni.

Il sistema circolatorio è composto da un cuore ventrale costituito da una serie di camere che pompano il fluido in tutto il corpo. Inoltre, presentano una serie di vasi chiamati arterie, vene e capillari che mediano il flusso sanguigno. Gli eritrociti contengono l'emoglobina - una proteina responsabile del trasporto dell'ossigeno - all'interno.

Genes Hox

Sebbene le caratteristiche morfologiche siano molto utili per distinguere questo gruppo, ci sono un certo numero di peculiarità a livello molecolare che, secondo gli studi, sono uniche per i vertebrati.

I geni Hox sono una famiglia di geni responsabili del controllo del modello specifico delle strutture corporee. Questi sono organizzati in complessi genici e presentano diverse caratteristiche molto peculiari: esiste una correlazione perfetta nell'ordine dei geni con la posizione anteriore e posteriore dei prodotti del gene dell'embrione.

Lo studio di questi geni è fondamentale nella biologia evolutiva dello sviluppo e, grazie alla sua scoperta, sono state proposte alcune teorie che pretendono di spiegare l'origine dei vertebrati.

I geni Hox sono stati trovati in tutti i metazoi, tuttavia nei vertebrati questo gruppo di geni ha subito un processo di duplicazione. Pertanto, abbiamo trovato solo una copia dei geni Hox negli invertebrati, mentre dai primi vertebrati abbiamo trovato quattro copie.

Si propone che questa nuova invenzione genetica abbia dato origine a uno sviluppo nella complessità del mondo animale.

classificazione

La classificazione dei vertebrati, secondo Hickman (2007), è la seguente: Subphylum Vertebrata appartiene a Phylum Cordata.

Il Subphylum comprende due superclassi: l'Agnata e la superclasse Gnathostomata. Gli agnati sono pesci senza mascelle e a loro volta comprendono due classi: Myxini, noto come pesce stregato e Petromyzontida, comunemente chiamato lamprede.

La superclasse Gnathostomata comprende il gruppo di pesci con mascelle e con appendici pari. Il resto delle classi di vertebrati appartengono a questa superclasse.

Classe dei condrittiidi: squali e razze

La classe Chondrichthyes comprende quasi 1.000 specie di razze, chimere e squali. Il gruppo è caratterizzato dalla presenza di uno scheletro cartilagineo e di una valvola a spirale nell'intestino. Non c'è vescica natatoria, ma usare oli meno densi dell'acqua per incoraggiare la flottazione

Classe Actinopterygii e Sarcopterygii: pesce

In questa sezione discuteremo le due classi che corrispondono alla terminologia popolare del "pesce".

La classe Actinopterygii ha uno scheletro ossificato e una singola apertura brachiale coperta da una struttura chiamata opercolo. Esistono persino alleli supportati da una serie di raggi dermici.

La vescica natatoria costituisce un organo idrostatico galleggiante. Ci sono circa 27.000 specie in questa classe.

D'altra parte, la classe Sarcopterygii include il pesce pinna pinnata. Come la classe precedente, presentano uno scheletro ossificato e un'apertura branchiata coperta da un opercolo.

Le pinne sono la caratteristica più sorprendente di questo lignaggio, hanno uno scheletro e una muscolatura interna. La pinna caudale è difficile. Il gruppo parafiletico se non includiamo i tetrapodi.

Classe di anfibio: rane, salamandre e cecilie

Gli anfibi sono il lignaggio che collega uno stile di vita sia acquatico che terrestre. Sono organismi ectotermici, la respirazione avviene attraverso i polmoni o lo scambio gassoso mediato dalla pelle. La pelle è umida, ha le ghiandole del muco e non ha alcun tipo di scaglie.

Il sistema escretore è formato da reni mesonefrici o opistonefrali e il prodotto di scarto azotato è urea.

Per quanto riguarda i sensi, gli anfibi hanno una membrana timpanica e una columella che trasmette vibrazioni nell'ambiente all'odio interno. Per l'olfatto, hanno un epitelio olfattivo all'interno della cavità nasale. Inoltre, hanno un sistema di lenti che consente loro una visione aerea.

I gruppi più noti sono le rane e le salamandre. Si noti che il termine rospo e rana non hanno validità tassonomica, il primo si riferisce ad un anfibio con la pelle e si corrode con le verruche, mentre le rane sono solitamente aggraziate e colorate.

L'ultimo gruppo sono i ceciliani. È poco conosciuto ed è composto da organismi la cui morfologia è simile a un verme. Hanno uno stile di vita sotterraneo.

Sinapidi, diapsidi e anapsidi

Prima di descrivere le classi Reptilia, Birds e Mammalia, è necessario menzionare come questi organismi sono classificati in base al loro cranio.

Queste categorie sono basate sul numero di "buchi" (fenestra) nella regione temporale del cranio. La condizione ancestrale è l'anápsida, che non ha aperture temporanee. Inoltre, le condizioni derivate da queste sono le sinapidi e le diapsidi, rispettivamente con una e due aperture.

Le tartarughe attuali sono considerate anápsidas, ma questo personaggio sembra essere il prodotto di un'inversione.

Le diapsidi sono rappresentate da diversi gruppi viventi, principalmente dai gruppi considerati come rettili, ad eccezione delle tartarughe.

I lepidosauri comprendono la maggior parte dei rettili e gli archosauri comprendono i dinosauri, gli pterosauri e gli attuali coccodrilli e uccelli. La posizione delle tartarughe è oggetto di controversie. Infine, le sinapidi includono gli attuali mammiferi e i loro antenati estinti.

Classe Reptilia: tartarughe, lucertole, tuataras, serpenti e coccodrilli.

I rettili sono un gruppo di ectotermi del tetrapode che respirano attraverso i polmoni. In questo gruppo è avvenuta un'innovazione evolutiva trascendentale che ha permesso di liberarsi dalla dipendenza dall'acqua e di accedere alla vita sulla terra: l'uovo amniotico.

Questo uovo ha una copertura calcarea o coriacee. Ha una serie di membrane: l'amnion, il corion, il sacco vitellino e l'allantoide.

Il sistema di escrezione è formato da una coppia di reni metanephric, il cui principale residuo azotato è l'acido urico.

Generalmente la fecondazione è interna e in questo gruppo appaiono strutture specializzate per il processo di copulazione, come peni ed emipeni.

La pelle dei rettili è secca e hanno una serie di squame derivate dall'epidermide. Nel caso di non includere gli uccelli, il gruppo è parafiletico.

Oltre ai gruppi attuali, i rettili sono ampiamente conosciuti per il gruppo estinto più famoso: i dinosauri colossali - un gruppo che ha dato origine agli uccelli attuali.

Classe di uccelli

Gli uccelli sono organismi la cui morfologia e fisiologia sono completamente adattati ai mezzi di locomozione aerea. Sono caratterizzati da uno scheletro leggero con ossa annoiate, che creano cavità aeree. I membri anteriori sono modificati per il volo. Il corpo è coperto di piume e le gambe hanno squame.

Gli uccelli, come i mammiferi, sono in grado di regolare la temperatura corporea. Per questa caratteristica, vengono prese in considerazione le endoterme. Tuttavia, questa caratteristica non è omologa tra questi lignaggi - è stata acquisita in modo convergente.

Per quanto riguarda la sua anatomia, sono caratterizzati per esibire un collo lungo nella forma di S, la mascella ha subito un processo di cheratinizzazione e forma un becco, senza denti. La coda è ridotta a un pygostyl.

I sessi sono separati. Per la riproduzione, le femmine hanno solo una ovaia funzionale - quella sinistra. Le gonadi di solito svuotano il loro contenuto nelle fogne, sebbene ci siano alcuni gruppi con un organo copulatore: il pene. La fecondazione avviene internamente.

Riguardo al comportamento, gli uccelli di solito presentano un sistema di assistenza genitoriale in cui entrambi i genitori contribuiscono all'educazione della prole. In effetti, questo gruppo investe molto tempo ed energie nell'educazione dei loro figli.

Classe Mammalia: mammiferi

I mammiferi sono vertebrati endotermici che hanno due principali caratteristiche diagnostiche: la presenza di peli e ghiandole mammarie.

Oltre alle ghiandole secretorie del latte, hanno altre ghiandole capaci di secernere varie sostanze, come il sudore, il grasso, tra l'altro.

Per quanto riguarda lo scheletro, i mammiferi hanno un cranio con due condili occipitali e un palato secondario, l'orecchio medio ha tre ossicini coinvolti nella trasmissione del suono, sette vertebre cervicali e un osso pelvico fuso.

I denti sono eterodonti, il che indica che non tutti sono uguali: immagina i denti di un coccodrillo, rispetto ai denti dell'umano, chiaramente differenziati in molari, premolari, canini e incisivi. L'osso della mascella inferiore è fuso in uno: il dentario.

Il sistema escretore è formato da reni metanephric con uretra che di solito finiscono in una vescica.

Sono classificati nella sottoclasse Prototheria, dove nell'ordine Monotremata è l'ornitorinco e l'echidna. La sottoclasse Theria include la infraclasse Metatheria, che è costituita dai marsupiali.

L'infraclase di Eutheria comprende tutti gli ordini di mammiferi placentari: Insettivora, Macroscelidea, Desmoptera, Chirotteri, Scandentia, Primati, Xenarthra, Pholidota, Lagomorpha, Rodentia, Carnivora, Tubulidentata, Proboscidea, Hyracoidea, Sirenia, Perissodacyla, Artiodactyla, Cetacea,

Sistema nervoso

Le unità di base del sistema nervoso sono i neuroni. Queste cellule hanno la capacità di essere eccitate e condurre gli impulsi elettrici necessari. Il sistema è diviso in sistema nervoso centrale e sistema nervoso e periferico.

Nei vertebrati, i processi nervosi si verificano per mezzo di nervi, che sono fondamentalmente un insieme di assoni di neuroni circondati da tessuto connettivo.

La complessità dell'organo principale - il cervello - varia mentre ci muoviamo attraverso gruppi di pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi. Quest'ultimo mostra una notevole complessità in detta struttura.

Per quanto riguarda i sensi, ogni lignaggio ha sviluppato le sue particolarità. Gli uccelli, per esempio, hanno un eccezionale senso della vista, essendo in grado di visualizzare le loro prede da distanze sorprendenti.

I mammiferi hanno un epitelio olfattivo altamente sviluppato che li aiuta a esplorare il loro ambiente e partecipa anche alle interazioni sociali.

Sistema digestivo

In termini generali, il sistema digestivo dei vertebrati è composto dalle seguenti parti:

Un organo ricevente del cibo, che costituisce le parti della "bocca". Partecipa alla distruzione del cibo in particelle più piccole. Inoltre, in alcuni casi ci sono ghiandole che secernono la saliva e partecipano alla digestione enzimatica dei carboidrati.

Segue quindi un condotto, l'esofago, che è responsabile del trasporto di cibo allo stomaco, dove sarà mescolato con una serie di enzimi e succhi gastrici. Il pancreas partecipa alla secrezione di enzimi.

Negli uccelli c'è una struttura chiamata coltura, seguita da un ventriglio: questa struttura è muscolosa e in molti casi è assistita da piccole rocce.

Questo sistema è seguito da organi legati all'assorbimento di nutrienti: l'intestino tenue. Allo stesso modo, l'assorbimento dell'acqua avviene nell'intestino crasso, dove i solidi sono concentrati. I prodotti di scarto vengono espulsi attraverso un'apertura.

riproduzione

Nei vertebrati, la riproduzione è prevalentemente di tipo sessuale e i sessi sono separati. I pesci e gli squali possono essere ovipari, ovovivipari o vivipari. In alcune specie, si può verificare lo sviluppo diretto della progenie.

La fecondazione è solitamente interna (nei gruppi basali quella esterna è comune) e dai rettili iniziamo a osservare organi specializzati per la copulazione, come i peni e gli emipeni dove finisce il contenuto delle gonadi.

Se non ci sono organi specializzati, il fenomeno si verifica in una fogna - come nella maggior parte degli uccelli.

respirazione

Nel pesce, la respirazione avviene attraverso il sistema di branchie che consente loro di estrarre ossigeno dall'acqua. Gli anfibi sono in grado di respirare attraverso la pelle o possono farlo attraverso polmoni simili a sacchetti, anche se, a differenza dei nostri polmoni, sono gonfiati da una pressione negativa.

Allo stesso modo, i rettili respirano attraverso i polmoni, proprio come i mammiferi. Gli uccelli, hanno uno speciale sistema parabronquios che consente loro di soddisfare le elevate esigenze energetiche del volo.

Esempi di animali vertebrati

Come abbiamo visto nella classificazione dei vertebrati, ciò costituisce un gruppo ampio ed eterogeneo di animali.

Di solito siamo in contatto quotidiano con loro, sia come animali domestici che come compagni. Inoltre, fanno parte della nostra dieta.

pesce

Tutto ciò che conosciamo come "pesce" sono i vertebrati. Questi si trovano in corpi d'acqua dolce e salata.

anfibio

Gli anfibi vivono in ambienti terrestri, ma sono legati all'acqua dalla loro riproduzione. I più popolari sono le rane e rospi che si trovano comunemente in stagni e stagni. Salamandre e ceciliani sono più difficili da trovare nella vita quotidiana.

rettili

I rettili includono le tartarughe, l'ampia varietà di lucertole, serpenti, coccodrilli, tra gli altri. Il gruppo di giganteschi dinosauri che abitavano la terra per migliaia di anni sono classificati come rettili.

pollame

Il gruppo di uccelli comprende tutta una grande varietà di specie. Hanno la capacità di volare, anche se alcuni gruppi, come pinguini e struzzi, hanno modificato il loro modo di viaggiare.

mammiferi

Finalmente, abbiamo dei mammiferi. Un grande gruppo che esibisce una schiacciante diversità morfologica. Solo per citarne alcuni abbiamo balene giganti, piccoli roditori e imponenti pipistrelli.

Origine dei vertebrati

Ci sono diverse teorie che cercano di spiegare l'origine di questo gruppo. Uno dei più notevoli è l'ipotesi di Walter Garstang. Nel 1928, questo ricercatore, originario dell'Inghilterra, propose che un lignaggio ancestrale dei cordoni conservasse il suo aspetto giovanile.

I cordati si sono diversificati molto presto nel corso dell'evoluzione. Questa dicotomia portò alla comparsa dei seguenti lignaggi: gli urocordados sedentari (chiamati ascidiani) e i cefalocordati mobili e i vertebrati.

La teoria si concentra sugli urocordados. Sebbene le forme semplici e sessili di questi organismi non sembrino un candidato promettente da considerare l'antenato dei cordati, la loro forma giovanile - la larva - lo è.

La larva degli urocordati presenta tutte le caratteristiche adatte per essere un vertebrato ancestrale: ha una notocorda, una corda nervosa dorsale e vuota, fessure faringee e una coda postanal.

L'ipotesi propone che ad un certo punto dell'evoluzione del gruppo, le larve abbiano perso la capacità di conformarsi alla loro metamorfosi. Pertanto, questa larva è sessualmente matura, ma con caratteristiche giovanili è stata in grado di riprodurre e generare una nuova stirpe di cefalomiasi e vertebrati.