Evolución animalInvertebrados
Rasgos característicos y plan estructural de los animales
Los animales son organismos multicelulares, heterótrofos, con capacidad de movimiento y desplazamiento (al menos en una etapa del ciclo de vida)
- Células diploides, sin pared
- Invertebrados dominan en número y biomasa
ectodermo
mesodermo
endodermo
Formación de un embrión de 3 capas en casi todos los animales
Tejidos Formación se inicia en el embrión- ectodermo- mesodermo- endodermoMedusas y gusanos planos con sólo 2 capas: ecto y endodermo
Patrón de simetría corporalLos animales más simples (placozoarios y esponjas)
son asimétricos- Medusas e hidras tienen simetría radial
- > de animales tienen simetría bilateral
Proceso de cefalizaciónMayoría de animales bilaterales con células nerviosas
concentradas en el extremo del cuerpo donde está la cabeza
Parte anterior
Parte posterior
Intestino y cavidad corporal
IntestinoEs un saco digestivo (sistema digestivo incompleto ) o
un tubo (completo, con entrada y salida independien-tes) que se abre en la superficie corporal
Gen. una cavidad rodea el intestinoCeloma: Cavidad revestida por tejido mesodérmico
Pseudoceloma: Cavidad parcialmente revestida por tejido mesodérmico
Acelomados: Animales que no tienen cavidad corporal
epidermiscavidad
intestinal
Sin celoma (animal acelomado; ej. gusano plano)
órganos dispuestos entre intestino y pared corporal
Cavidades corporales
epidermiscavidad
intestinal
Pseudoceloma (animal pseudocelomado; ej. nemátodos = gusanos redondos)
cavidad parcialmente revestida por tejido mesodérmico
cavidad intestinal
epidermis
Celoma (animal celomado)
Cavidad corporal con un revestimiento (azul) derivado del mesodermo
Animales bilaterales
Dos líneas evolutivas
Protostomados- Primera abertura embrional se convierte en boca
- Segunda abertura se convierte en ano
Deuterostomados- Primera abertura embrional se convierte en ano
- Segunda abertura se convierte en boca
Primeros estados embrionarios del tritón (anfibio, vertebrado). A: blástula. B: principio de la gástrula. bl: cavidad blastular (blastocele). b: blastoporo. g: cavidad gastrular (gastrocele). ec: ectodermo. en: endodermo. m: esbozo del mesodermo.
Circulación
En animales muy pequeños los gases y nutrientes se difunden a través del cuerpo – no es necesario un sistema circulatorio
Mayoría de animales tienen sistema circulatorio
Sistema circulatorio cerrado: El corazón bombea sangre a través de un sistema continuo de vasos transporte eficiente y rápido de materiales a las células
Sistema circulatorio abierto: La sangre sale de los vasos e intercambia materiales directamente con los tejidos; después regresa al corazón transporte más lento
Segmentación
- Muchos animales bilaterales son segmentados
- Unidades idénticas se repiten a lo largo del cuerpo
- Esta repetición promueve especialización de órganos, tejidos, funciones, etc. → evolución
Origen de los animales
Evidencias fósiles y moleculares (comparación de genes): pistas sobre origen y diversificación de los animales
Evolución probable a partir de un protista colonial similar a los coanoflagelados (flagelados de collar)
- protistas actuales más emparentados con los
animales
- un collar de microvellos rodea el flagelo
- tienen proteínas similares a proteínas de adhesión o de señalización intracelular de animales – forman colonias
¿Cómo se convirtió un organismo eucarionte unicelular en un ser multicelular que podemos llamar animal?
flagelo
collar
partícula de alimento
núcleo celular
amebozoarios hongos coanoflagelados animales
Ubicación relativa del reino animal en el árbol de los seres vivos
Período Cámbrico: Gran radiación adaptativa de los animales← Spriggina sp., un organismo ediacarano (precámbrico), 3 cm de largo - vivió hace ca. 570 m.a. - probable antecesor de los trilobites (artrópodos marinos extintos en el Pérmico, hace 250 m.a.)
Clasificación de los animales
Tradicionalmente basada en morfología y patrones de desarrolloGran importancia de caracteres de cavidades corporales
Sistema nuevo: Animales con embrión de tres capas son protostomados o deuterostomados
Protostomados: Animales que mudan (Ecdysozoa) y que no mudan la cutícula o cobertura del cuerpo al crecer (Lophotrochozoa)
equinodermos
cordadosDeuterostomados
tardígradosanélidos
Protostomados
artrópodos
moluscos
Animales celomados
Animales pseudocelomadosnemátodos
Animales acelomados
rotíferos
platelmintos
Animales con embrión de 3 capas
cnidarios Animales con tejidos
esponjas
placozoarios
Árbol evolutivo de los animales
Placozoarios
- Los animales vivientes más simples que se conocen
- Cuerpo asimétrico, sin tejidos, 2 mm de diámetro, con sólo cuatro tipos de células Única sp. conocida: Trichoplax adhaerens
Esponjas (filo Porifera)
- Animales muy simples estructuralmente
- Plan corporal exitoso → registros fósiles desde tiempos precámbricos
- Cuerpo anclado al fondo marino u otras superficies
- Sin simetría, tejidos ni órganos
- Poros con células flageladas de collar filtran agua
- Reproducción sexual o asexual
salida de agua
elementos estructurales cristalinoscélula ameboide
cavidad central
poro matriz semifluida
células superficiales aplanadas
célula de collar
entrada de agua
entrada de agua
flagelo collar de microvellos
núcleo
Estructura de una esponja
Esponjas
Canasta de Venus - esqueleto de sílice
Cnidarios (filo Cnidaria)
Primer grupo animal con tejidos verdaderos- Animales radiales con dos capas de tejidos
- Medusas: campaniformes y de vida libre
- Pólipos (anémonas marinas): tubulares, gen. pegados a una superficie – forman arrecifes coralinos
Cuatro clases: hidrozoarios, antozoarios (“animal flor”), cubozoarios y escifozoarios
epitelio externo (epidermis)
cavidad gastrovascular
mesoglea (matriz acelular)
epitelio interno (gastrodermis)
cavidad gastrovascular
Plan estructural de dos cnidarios
medusa pólipo
Cnidarios
Hidra, un hidroide de agua dulce, con una pulga de agua
anémona marina
pólipos constructores de arrecifesChironex, medusa muy tóxica
Physalia (agua mala), colonia de escifozoarios
Caracteres generales de los cnidarios
cnidos: griego, ortiga tentáculos de cnidarios poseen células con aguijón y cnidoblasto: organela punzante, activada por contacto, para alimentarse o defenderse
Red nerviosaSistema nervioso simple de neuronas interconectadas a
través de los tejidos
Esqueleto hidrostáticoCavidad llena de líquido o masa celular movida por
células contráctiles para desplazar al animal
disparador de la cápsula (cilio modificado)
espínulas en el filamento lanzado
tapa
filamento espinulado en la cápsula
cnidoblasto (cápsula en la superficie libre de una célula epidérmica)
cnidoblasto
Fase sexual libre (medusa) del hidrozoario Obelia. El resto del ciclo son larvas ciliadas y pólipos. La medusa se forma en el extremo de un pólipo especializado
Platelmintos (“gusanos planos”, filo Platyhelminthes)
Embrión de tres capas que da origen a un adulto con sistemas de órganos simples. Gusanos planos bilaterales y cefalizados, pero sin celoma
Tres clases principales: turbelarios (planarias), tremátodos y céstodos (tenias)
Tremátodos y céstodos son parásitos de animales
TurbelariosGusanos planos de vida libre, > son marinosFaringe: Tubo muscular que conecta la boca con el intestino –
succiona alimentos y expulsa desechosCordones nerviosos: Dos líneas de comunicación a lo largo del
cuerpoGanglios: Grupos de neuronas (cerebro simple)
Cabeza con detectores químicos y manchas oculares
planaria
Platelmintos parásitos
El tremátodo Schistosoma se reproduce en mamíferos. Etapas inmaduras viven en caracoles (hospederos intermedios)
Tenia (solitarias): gusanos sin boca ni intestino; cuerpo con segmentos repetitivos (proglótidos), hermafroditas, que brotan uno a uno detrás del escólex, estructura con ganchos y ventosas.
Nutrientes se difunden a las células a través de la pared corporal de la tenia
proglótidos escólex
B El hospedero humano definitivo come carne infectada, mal cocida
A Las larvas se enchistan en tejidos de un hospedero intermedio (ej., músculo esquelético)
escólex pegado a la pared del intestino
un proglótido
D En cada óvulo fertilizado se desarrolla una larva . El ganado puede ingerir estos óvulos o proglótidos madu-ros; así se convierte en hospedero intermedio
C Cada proglótido sexualmente maduro tiene órganos femeninos y masculinos. Proglóti-dos maduros con óvulos fertilizados salen del hospedero en las heces – contaminación de agua y plantas
Ciclo de vida de una tenia (solitaria)
Anélidos (filo Annelida)
- Gusanos con cuerpo segmentado, bilateral, con celoma, gen. con quetas (cerdas reforzadas de quitina)
- Tres grupos principales: gusanos marinos (poliquetos; son la mayoría de anélidos), oligoquetos (por ej., lombriz de tierra) y sanguijuelas
“mandíbulas”
estructuras dentiformes
faringe (proyectada)
antena
palpo (para manipular alimentos)
ojos
sensor químico
parápodo
tentáculo
Poliquetos
↑Lombriz de arena (Nereis vexillosa), con muchos parápodos →
Plumero marino (Eudistylia), forma un tubo y filtra partículas con tentáculos plumosos
SanguijuelasEn océanos, hábitats terrestres húmedos y en agua dulce.
Muchas son carroñeras y depredadoras de animales pequeños. Otras chupan sangre – carecen de quetas y tienen una ventosa en cada extremo
antes de succionar
después de alimentarse
Hirudo medicinalis
Oligoquetos
Ej.: lombriz de tierra- Intercambio de gases por superficies corporales
- Cinco corazones y sistema circulatorio cerrado
- Nefridios – regulan el fluido celómico
- Sistema nervioso con ganglios y cordones nerviosos
- Esqueleto hidrostático
- Hermafroditas (bisexuales): Un sólo cuerpo produce gametos masculinos y femeninos
ano
nefridiovaso sanguíneo dorsal
cliteloSecreta un saco viscoso para los óvulos
celoma
intestinomolleja
bucheesófago
faringe
intestinomúsculo longitudinal
2 de 5 corazones
cerebrocordón nervioso ventral
vaso sanguíneo ventral
bocamúsculo circular
cordón nervioso ventral
Cuerpo de una lombriz de tierra
Moluscos (filo Mollusca)
Animales con un manto
- Simetría bilateral; celoma reducido
- Manto: extensión de la pared superior del cuerpo; cubre órganos internos, secreta una concha calcárea
- Rádula: órgano raspador endurecido con quitina, para alimentarse
- Sistema digestivo completo
- Branquias: para respiración en especies acuáticas
Moluscos
Quitones (cucarachas de mar): con 8 placas traslapadas
Gastrópodos (caracoles, babosas): sufren torsión durante el desarrollo. Concha, si existe, de una sola pieza. Grupo más diverso. Únicos moluscos terrestres son gastrópodos, con pulmón en lugar de branquia
Bivalvos (almejas, mejillones, ostras): concha bipartita; ambas valvas articuladas por un gozne, con fuertes músculos
Cefalópodos (calamares, pulpos): relat. grandes, rápidos e inteligentes. Únicos moluscos con sistema circulatorio cerrado
Moluscos
quitón
caracol acuático (gastrópodo)
bivalvo
calamar (cefalópodo)
ano branquia órgano excretor
cavidad del manto
corazón
glándula digestiva
concha
estómago
borde del manto que cubre los órganosrádula pie
Estructura de un gastrópodo (caracol acuático)
manto ojo
abertura que conduce al pulmón
tentáculo sensorial
pie
Gastrópodo - babosa
Cefalópodos
- Animales rápidos – cazadores exitososTentáculos unidos a la cabeza – modificación
evolutiva del pie molusco. Rodean la boca, que tiene un pico córneo y duro
- Entre los invertebrados, los calamares son los más rápidos, los más grandes (calamar gigante) y los pulpos son los más inteligentes- Mecanismo de propulsión a chorro de agua, ojos
complejos, sistema circulatorio cerrado, comportamiento complejo
Cefalópodos: Una línea evolutiva antigua y exitosa
Nautiloides con conchas cónicas en el océano ancestral del período Ordovícico (hace 500 m.a.). Probablemente fueron depredadores de trilobites.
brazo
pico
concha internarádula manto
anocorazón accesorio
órgano reproductivo
tentáculosifón branquia
corazón saco de tinta
Cefalópodos – estructura de un pulpo
Un nautilo actual, descendiente de los nautiloides
pulpo
Rotíferos (filo Rotifera, “portadores de ruedas”)Tardígrados (filo Tardigrada, “caminan lento”, osos de agua)
Ambos grupos constan de animales bilaterales diminutos, sin órganos circulatorios ni respiratorios; ambos resisten condiciones adversas (temperaturas altas, sequedad) con actividad metabólica mínima
Rotíferos: Con pseudoceloma, pero genéticamente relacionados con anélidos y moluscos; > en agua dulce o tierra húmeda; gen. < 1 mm de largo.
Tardígrados: Con celoma reducido; mudan la cutícula; comparten hábitats con rotíferos; con 4 pares de patas; > herbívoros, pocos depredadores; probablemente emparentados con nemátodos e insectos
lóbulo ciliado
boca
cerebro con
manchas oculares
protonefridio
estómago
intestino
ano
‘dedo’
Estructura de un rotífero
Tardígrados (osos de agua). < 0,1 a 1,5 mm de largo
Macrobiotus sp. Parte anterior del cuerpo. Ancho de imagen ca. 150 µm
Nemátodos (“gusanos redondos”, filo Nematoda)Gusanos no segmentados, pseudocelomados, que secretan y mudan una
cutícula
Mayoría son descomponedores, algunos son parásitos de animales y plantas
Entre los parásitos: Trichinella spiralis1 (triquinosis, quistes2 en músculos), Ascaris lumbricoides3 (lombrices intestinales; huevos en suelo), Loa loa (gusano del ojo4), Wuchereria bancrofti5 (filariasis linfática, elefantiasis; larvas transmitidas por zancudos), Dracunculus medinensis (gusano de Guinea6)
31
2 4
5
6
faringe intestino huevos en útero
gónada
celoma falso (cavidad corporal no revestida)
pared muscular ano
Hembra de Caenorhabditis elegans, nemátodo de vida libre, frecuentemente utilizado en experimentos genéticos:Sólo 959 células corporales, es transparente, crece rápido, tiene mismos tejidos de los animales complejos, genoma pequeño (que ya fue secuenciado)
Artrópodos (filo Arthropoda) Animales con extremidades articuladas
Es el filo animal más diverso – “más de un millón de especies”
- Trilobites – grupo extinto
- Artrópodos modernos: cangrejos cacerola, arañas, garrapatas, cangrejos, langostas, ciempiés (centípedos), milpiés (milípedos), insectos, etc.
Adaptaciones exitosas
- Exoesqueleto endurecido (cutícula): control hormonal de la muda
- Apéndices articulados para el desplazamiento: algunas patas modificadas para cumplir funciones especiales (ejs., palpos, tenazas, pinzas)
- Segmentos fuertemente modificados: Ej., alas
- Órganos sensoriales: ojos compuestos, antenas táctiles o detectoras de señales químicas
- Etapas de desarrollo diferentes: metamorfosis. Ej., orugas y mariposas
Adaptaciones clave de los artrópodos
muda; órganos sensoriales
cutícula endurecida; extremidades articula-das
apéndices especializados; alas
metamorfosis; alimento diferente en varias etapas de desarrollo
QueliceradosArañas y parientes con 8 patas
Artrópodos sin antenas- Marinos: los cangrejos cacerola son los artrópodos
vivientes más antiguos
- Terrestres: todos son arácnidos – arañas, opiliones, escorpiones, pseudoescorpiones, garrapatas y ácaros
Limulus – pariente de los trilobites extintos
telson (con aguijón)
pedipalpo cefalotórax abdomen
Artrópodos – quelicerados – arácnidos - escorpión
Araña saltatoria
Viuda negra (Latrodectus)
Garrapata hinchada después de ingerir sangre
Ácaro del polvo
arácnidos
CrustáceosMayoría son marinosPoseen dos pares de antenas
- Pequeños crustáceos: krill, copépodos (ambos son importantes compo-nentes del zooplancton) y cirripedios (percebes)
- Crustáceos decápo-dos (10 patas): langos-tas, cangrejos y camarones
cochinilla de la maderakrill (6 cm)
copépodo (1 mm) cirripedios
segmentosabdominales
cefalotórax (segmentos fusionados)
2 ojosantenas (2 pares)
apéndices para captar alimen-tos (3 pares)
abanico de la cola
órganos natatorios
primera pata
patas para caminar (5 pares)
Estructura corporal de la langosta Homarus americanus
Miriápodos (“muchas patas”)
Artrópodos con dos antenas y múltiples segmentos corporales
Centípedos (ciempiés): depredadores; 1 par de patas por segmento; primer par modificado: colmillos con veneno →
Milípedos (milpiés): carroñeros (vegetación descompuesta); 2 pares de patas por segmento →
InsectosCuerpo con tres partes
- Cabeza: con ojos compuestos, dos antenas y piezas bucales diversas
- Tórax: con tres pares de patas; algunos grupos con alas
- Abdomen: con túbulos de Malpighi para eliminar desechos y recuperar agua
Son los artrópodos más exitosos y, relativamente, los animales más exitosos
Mayoría adaptados a vida en ambientes terrestres - un sistema de tubos traqueales distribuye aire en los tejidos
Desarrollo directo, o por metamorfosis completa o incompleta
abdomen
tórax con 6 patas
cabeza con 2 ojos y 2 antenas
Cuerpo de un insecto, la chinche Cimex lectularius
labrumantena
ojo com-puesto
mandíbula
maxila
maxilapalpos
labrum (como un labio)
labio
a c
db
Piezas bucales especializadas
saltamontes
mosca
mariposa
probóscide
zancudo(mosquito)
Desarrollo directo: Crecimiento entre mudas, pero sin cambio de morfología
huevo juvenil adulto
Metamorfosis incompleta: cambio gradual con cada muda hasta que la ninfa se hace adulta
huevo ninfas adulto
Metamorfosis completa: larva – pupa – forma adulta
huevo larvas pupa adulto
Desarrollo de los insectos
pececillo de plata
chinche
mosca de la fruta
Importancia de los insectosTanto benignos como perjudiciales
Función crucial en la naturaleza y en cultivos:
- Los cuatro grupos más diversos incluyen polinizadores de plantas floríferas
- Son el alimento principal de muchos otros animales
- Consumen y eliminan desperdicios (ej. carroña)
- Insectos herbívoros favorecen diversidad vegetal – presión selectiva sobre muchas especies de plantas: así, casi ninguna especie de plantas se vuelve dominante en el ambiente
Algunos insectos devoran cultivos (ejs., langostas terrestres, larvas de mariposas, áfidos y pulgones) o son vectores de patógenos (ejs., dengue, malaria, enfermedad del sueño, leishmaniasis o papalomoyo, mal de Chagas, etc.)
Insectos
Protostomados y deuterostomados
Desde gusanos planos hasta artrópodos: Todos los grupos constan de animales con embrión de tres capas y son protostomados (primera abertura embrional se transforma en boca)
Todos los animales que siguen en la escala evolutiva, desde equinodermos hasta vertebrados, son deuterostomados
Equinodermos (filo Echinodermata)- Poseen piel espinosa incrustada con espinas y placas
de carbonato de calcio
- Inician el ciclo de vida como larvas bilaterales y se transforman en adultos radiales de piel espinosa ¿Cómo fueron los antepasados de los equinodermos?
- Carecen de cerebro sistema nervioso descentralizado
- Tienen un sistema acuo-vascular, único en la naturaleza, para desplazarse pies tubulares llenos de líquido
estómago superior
gónada espina
estómago inferior
celoma
glándula digestiva
mancha ocular
ampolla deun pie tubular
canal de agua-sistema vascular
espina osículo (diminuta estructura
esquelética)
pies tubularesa
c
ano
Cuerpo de un equinodermo: estrella de mar
aparato similar a una dentadura para alimentación
EquinodermosCerca de 6000 especies de invertebrados
marinos: estrellas de mar, estrellas frágiles, erizos de mar, pepinos de mar y galletas de mar
Pueden regenerar partes corporales perdidas: Un fragmento de estrella de mar con parte del disco central puede regenerar una estrella completa
Aunque son invertebrados, comparten la misma rama de los vertebrados en el árbol evolutivo de los animales
Equinodermos
estrella frágil
erizos de mar
pepino de mar
galleta de mar
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