EVOLUCIN ANIMAL InvertebradosRasgos caractersticos y plan estructural de los animales

Los animales son organismos multicelulares, hetertrofos, con capacidad de movimiento y desplazamiento (al menos en una etapa del ciclo de vida)- Clulas diploides, sin pared - Invertebrados dominan en nmero y biomasa

Formacin de un embrin de tres capas en casi todos los animales

ectodermo mesodermo

endodermo

TejidosFormacin se inicia en el embrin - ectodermo - mesodermo - endodermo Medusas y gusanos planos con slo 2 capas: ecto y endodermo

Patrn de simetra corporalLos animales ms simples (placozoarios y esponjas) son asimtricos- Medusas e hidras tienen simetra radial - Mayora de animales tienen simetra bilateral

Proceso de cefalizacinMayora de animales bilaterales con clulas nerviosas concentradas en el extremo del cuerpo donde est la cabezaParte posterior

Parte anterior

Intestino y cavidad corporalIntestinoEs un saco digestivo (sistema digestivo incompleto ) o un tubo (completo, con entrada y salida independientes) que se abre en la superficie corporal

Generalmente una cavidad rodea el intestinoCeloma: Cavidad revestida por tejido mesodrmico Pseudoceloma: Cavidad parcialmente revestida por tejido mesodrmico

Acelomados: Animales que no tienen cavidad corporal

Cavidades corporales

epidermis

cavidad intestinal

Sin celoma (animal acelomado; ej. gusano plano)

rganos dispuestos entre intestino y pared corporal

epidermis

cavidad intestinal

Pseudoceloma (animal pseudocelomado; ej. nemtodos = gusanos redondos)

cavidad parcialmente revestida por tejido mesodrmico

epidermis

cavidad intestinal

Celoma (animal celomado)

Cavidad corporal con un revestimiento (azul) derivado del mesodermo

Animales bilateralesDos lneas evolutivasPrimeros estados embrionarios del tritn (anfibio, vertebrado). A: blstula. B: principio de la gstrula. bl: cavidad blastular (blastocele). b: blastoporo. g: cavidad gastrular (gastrocele). ec: ectodermo. en: endodermo. m: esbozo del mesodermo.

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

Circulacin

En animales muy pequeos los gases y nutrientes se difunden a travs del cuerpo no es necesario un sistema circulatorioMayora de animales tienen sistema circulatorio Sistema circulatorio cerrado: El corazn bombea sangre a travs de un sistema continuo de vasos transporte eficiente y rpido de materiales a las clulas Sistema circulatorio abierto: La sangre sale de los vasos e intercambia materiales directamente con los tejidos; despus regresa al corazn transporte ms lento Segmentacin - Muchos animales bilaterales son segmentados - Unidades idnticas se repiten a lo largo del cuerpo - Esta repeticin promueve especializacin de rganos, tejidos, funciones, etc. evolucin

ORIGEN DE LOS ANIMALES

Fsiles y datos moleculares (comparacin de genes) ofrecen pistas sobre origen y diversificacin de los animalesflagelo

Evolucin probable a partir de un protista colonial similar a los coanoflagelados (flagelados de collar) - protistas actuales ms emparentados con los animales - un collar de microvellos rodea el flagelo - tienen protenas similares a protenas de adhesin o de sealizacin intracelular de animales forman colonias Todava no sabemos exactamente cmo se convirti un organismo eucarionte unicelular en un ser multicelular que podemos llamar animal

collar

partcula de alimento

ncleo celular

Ubicacin relativa del reino animal en el rbol de los seres vivos

amebozoarios

hongos

coanoagelados

animales

Perodo Cmbrico: Gran radiacin adaptativa de los animalesSpriggina sp., un organismo del perodoEdiacarano (precmbrico); 3 cm de largo; vivi hace ca. 570 m.a. Probable antecesor de los trilobites (artrpodos marinos del Cmbrico, extintos en el Prmico, hace 250 m.a.).

Clasificacin de los animalesTradicionalmente basada en morfologa y patrones de desarrolloGran importancia de caracteres de cavidades corporales

Sistema nuevo: Animales con embrin de tres capas son protostomados o deuterostomadosProtostomados en dos grupos: Unos son animales que mudan (Ecdysozoa); otros que no mudan la cutcula o cobertura del cuerpo al crecer (Lophotrochozoa)

rbol evolutivo de los animalescordados equinodermos Deuterostomados

artrpodos tardgrados anlidos moluscos

Protostomados

Animales celomados rotferos nemtodos platelmintos

Animales pseudocelomados

Animales acelomados

Animales con embrin de 3 capascnidarios esponjas placozoarios Animales con tejidos

Placozoarios- Los animales vivientes ms simples que se conocen - Cuerpo asimtrico, aplanado, 2 mm de dimetro, con slo cuatro tipos de clulas en dos capas, sin tejidos y sin rganos diferenciados. Se han contado 64 clulas en total. nica sp. conocida: Trichoplax adhaerensHabitan en mares tropicales y subtropicales. Se alimentan por absorcin, a travs de la superficie ventral (predigestin extracelular). Presas: bacterias y algas unicelulares

Esponjas (filo Porifera)- Animales acuticos, muy simples estructuralmente - Plan corporal exitoso registros fsiles desde tiempos precmbricos- Cuerpo anclado al fondo marino u otras superficies - Sin simetra, tejidos ni rganos - Poros con clulas flageladas de collar filtran agua - Reproduccin sexual o asexual

a) Esponja con forma de recipiente. b) Estructura de la canasta de Venus marina (Euplectella); espigas de slice fusionadas en una red. c) Esponja en forma de canasta, liberando espermatozoides. d) Esponja incrustada de un mar templado.

Estructura de una esponjasalida de agua elementos estructurales cristalinos clula ameboide poro matriz semifluidaclulas superficiales aplanadas entrada de agua clula de collar

cavidad central

entrada de agua

flagelo

collar de microvellos

ncleo

Las esponjas tienen similitud con colonias de coanoflagelados, pero poseen mayor nmero de tipos de clulas, con mayor divisin de funciones

Cnidarios (filo Cnidaria)Primer grupo animal con tejidos verdaderos- Animales de simetra radial, con dos capas de tejidos: Medusas: campaniformes y de vida libre Plipos (anmonas marinas): tubulares, gen. pegados a una superficie forman arrecifes coralinos

Cuatro clases: hidrozoarios, antozoarios (animal flor), cubozoarios y escifozoarios

Plan estructural de dos cnidarios

epitelio externo (epidermis) mesoglea (matriz acelular) epitelio interno (gastrodermis) cavidad gastrovascular

cavidad gastrovascular

medusa

plipo

Cnidarios

Hidra, un hidroide de agua dulce, con una pulga de agua anmona marina

plipos constructores de arrecifes

Chironex, medusa muy txica

Physalia (agua mala, fragata portuguesa), colonia urticante de plipos escifozoarios

Caracteres generales de los cnidarioscnidos: griego, ortiga tentculos de cnidarios poseen clulas con aguijn y cnidoblasto: organela punzante, activada por contacto, para alimentarse o defenderse Red nerviosaSistema nervioso simple de neuronas interconectadas a travs de los tejidos

Esqueleto hidrostticoCavidad llena de lquido o masa celular movida por clulas contrctiles para desplazar al animal

Fase sexual libre (medusa) del hidrozoario Obelia. El resto del ciclo son larvas ciliadas y plipos. La medusa se forma en el extremo de un plipo especializado

cnidoblastodisparador de la cpsula (cilio modificado) espnulas en el filamento lanzado

tapa

cnidoblasto (cpsula en la superficie libre de una clula epidrmica)

filamento espinulado en la cpsula

Platelmintos (gusanos planos, filo Platyhelminthes)Embrin de tres capas que da origen a un adulto con sistemas de rganos simples. Gusanos planos son bilaterales y cefalizados, pero sin celomaTres clases principales: turbelarios (planarias), tremtodos y cstodos (tenias)Tremtodos y cstodos son parsitos de animales

Turbelarios planaria Gusanos planos de vida libre, mayora son marinos Faringe: Tubo muscular que conecta la boca con el intestino succiona alimentos y expulsa desechos Cordones nerviosos: Dos lneas de comunicacin a lo largo del cuerpo Ganglios: Grupos de neuronas (cerebro simple) Cabeza con detectores qumicos y manchas oculares

Platelmintos parsitosEl tremtodo Schistosoma se reproduce en mamferos. Etapas inmaduras viven en caracoles (hospederos intermedios)Tenia (solitarias): gusanos sin boca ni intestino; cuerpo con segmentos repetitivos (progltidos), hermafroditas, que brotan uno a uno detrs del esclex (estructura con ganchos y ventosas). Nutrientes se difunden a las clulas a travs de la pared corporal de la tenia

A Las larvas se enchistan en tejidos de un hospedero intermedio (ej., msculo esqueltico)

Ciclo de vida de una tenia (solitaria)

progltidos B El hospedero humano definitivo come carne infectada, mal cocida esclex pegado a la pared del intestino

esclex

un progltido

D En cada vulo fertilizado se desarrolla una larva. El ganado puede ingerir estos vulos o progltidos maduros; as se convierte en hospedero intermedio

C Cada progltido sexualmente maduro tiene rganos femeninos y masculinos. Progltidos maduros con vulos fertilizados salen del hospedero en las heces contaminacin de agua y plantas

Anlidos (filo Annelida)

- Gusanos con cuerpo segmentado, bilateral, con celoma, gen. con quetas (cerdas reforzadas de quitina) - Tres grupos principales: gusanos marinos (poliquetos; son la mayora de anlidos), oligoquetos (por ej., lombriz de tierra) y sanguijuelas

Poliquetosmandbulas estructuras dentiformes

faringe (proyectada) antenaLombriz de arena (Nereis vexillosa), con muchos parpodos

palpo (para manipular alimentos) tentculoojos sensor qumico

Plumero marino (Eudistylia), forma un tubo y filtra partculas con tentculos plumosos

parpodo

SanguijuelasEn ocanos, hbitats terrestres hmedos y en agua dulce. Muchas son carroeras y depredadoras de animales pequeos. Otras chupan sangre carecen de quetas y tienen una ventosa en cada extremo

antes de succionarHirudo medicinalis

despus de alimentarse

OligoquetosEj.: lombriz de tierra- Intercambio de gases por superficies corporales - Cinco corazones y sistema circulatorio cerrado - Nefridios regulan el fluido celmico - Sistema nervioso con ganglios y cordones nerviosos - Esqueleto hidrosttico - Hermafroditas (bisexuales): Un slo cuerpo produce gametos masculinos y femeninos

Cuerpo de una lombriz de tierraanovaso sanguneo dorsal nefridio

cliteloSecreta un saco viscoso para los vulos

celoma

intestino

molleja

buche

esfago faringemsculo longitudinal

intestinomsculo circularcordn nervioso ventral 2 de 5

bocacerebrocordn nervioso ventral

corazones

vaso sanguneo ventral

Moluscos (filo Mollusca)Animales con un manto- Simetra bilateral; celoma reducido - Manto: extensin de la pared superior del cuerpo; cubre rganos internos, secreta una concha calcrea - Rdula: rgano raspador endurecido con quitina, para alimentarse - Sistema digestivo completo - Branquias: para respiracin en especies acuticas

MoluscosQuitones (cucarachas de mar): con 8 placas traslapadas Gastrpodos (caracoles, babosas): sufren torsin durante el desarrollo: rganos posteriores giran y se ubican por encima de la cabeza. La concha, si existe, es de una sola pieza. Es el grupo ms diverso. Los nicos moluscos terrestres son gastrpodos, con pulmn en lugar de branquia Bivalvos (almejas, mejillones, ostras): concha bipartita; ambas valvas articuladas por un gozne, con fuertes msculos Cefalpodos (calamares, pulpos): relat. grandes, rpidos e inteligentes. nicos moluscos con sistema circulatorio cerrado

Moluscosquitn bivalvo

caracol acutico (gastrpodo)

calamar (cefalpodo)

Estructura de un gastrpodo (caracol acutico) ano

branquia

rgano excretor

corazncavidad del manto glndula digestiva estmago concha borde del manto que cubre los rganos

rdula

pie

Gastrpodo - babosa

manto

ojo

pie

abertura que conduce al pulmn

tentculo sensorial

Cefalpodos- Animales rpidos; por eso, cazadores exitososTentculos unidos a la cabeza, como modificacin evolutiva del pie molusco; rodean la boca, que tiene un pico crneo y duro

- Entre los invertebrados, los calamares son los ms rpidos, los ms grandes (calamar gigante) y los pulpos son los ms inteligentes- Mecanismo de propulsin a chorro de agua, ojos complejos, sistema circulatorio cerrado, comportamiento complejo

Cefalpodos: Una lnea evolutiva antigua y exitosa

Nautiloides con conchas cnicas en el ocano ancestral del perodo Ordovcico (hace 500 m.a.). Probablemente fueron depredadores de trilobites.

Cefalpodos estructura de un pulpo

brazo

pico rdula tentculo

concha manto internacorazn ano saco rgano corazn de branquia reproductivo accesorio tinta

sifn

Un nautilo actual, descendiente de los nautiloides

pulpo

- Rotferos (filo Rotifera, portadores de ruedas) - Tardgrados (filo Tardigrada, caminantes lentos, osos de agua)

Ambos grupos constan de animales bilaterales diminutos, sin rganos circulatorios ni respiratorios; ambos resisten condiciones adversas (temperaturas altas, sequedad) con actividad metablica mnimaRotferos: Con pseudoceloma, pero genticamente relacionados con anlidos y moluscos; mayora en agua dulce o tierra hmeda; gen. < 1 mm de largo. Tardgrados: Con celoma reducido; 4 pares de patas; mudan la cutcula; herbvoros, pocos depredadores; comparten hbitats con rotferos; probablemente emparentados con nemtodos e insectos

Estructura de un rotferolbulo ciliado

boca cerebro con manchas oculares protonefridio estmago

intestino

ano

dedo

Tardgrados (osos de agua). < 0,1 a 1,5 mm de largo

Macrobiotus sp. Parte anterior del cuerpo. Ancho de imagen ca. 150 m

Nemtodos (gusanos redondos, filo Nematoda)Gusanos no segmentados, pseudocelomados, que secretan y mudan una cutcula Mayora son descomponedores; algunos son parsitos de animales y plantas. Entre los parsitos: Trichinella spiralis1 (triquinosis, quistes2 en msculos), Ascaris lumbricoides3 (lombrices intestinales; huevos en suelo), Loa loa (gusano del ojo4), Wuchereria bancrofti5 (filariasis linftica, elefantiasis; larvas transmitidas por zancudos), Dracunculus medinensis (gusano de Guinea6)

1

3

5

2

4

6

faringe

intestino

huevos en tero

gnada

celoma falso (cavidad corporal no revestida)

pared muscular

ano

Hembra de Caenorhabditis legans, nemtodo de vida libre, frecuentemente utilizado en experimentos genticos: Slo 959 clulas corporales, es transparente, crece rpido, tiene mismos tejidos de los animales complejos, genoma pequeo (que ya fue secuenciado)

Artrpodos (filo Arthropoda)Animales con extremidades articuladas Es el filo animal ms diverso ms de un milln de especies - Trilobites grupo extinto - Artrpodos modernos: cangrejos cacerola, araas, garrapatas, cangrejos, langostas, ciempis (centpedos), milpis (milpedos), insectos, etc. Adaptaciones exitosas - Exoesqueleto endurecido (cutcula): control hormonal de la muda - Apndices articulados para el desplazamiento: algunas patas modificadas para cumplir funciones especiales (ejs., palpos, tenazas, pinzas) - Segmentos fuertemente modificados: Ej., alas - rganos sensoriales: ojos compuestos, antenas tctiles o detectoras de seales qumicas - Etapas de desarrollo diferentes: metamorfosis. Ej., orugas y mariposas

Adaptaciones clave de los artrpodos

muda; rganos sensoriales

cutcula endurecida; extremidades articuladas

apndices especializados; alas

metamorfosis; alimento diferente en varias etapas de desarrollo

QueliceradosAraas y parientes con 8 patas Son artrpodos sin antenas- Marinos: los cangrejos cacerola son los artrpodos vivientes ms antiguos

Limulus pariente de los trilobites extintos

- Terrestres: todos son arcnidos araas, opiliones, escorpiones, pseudoescorpiones, garrapatas y caros

Artrpodos quelicerados: escorpintelson (con aguijn)

pedipalpo

cefalotrax

abdomen

Viuda negra (Latrodectus) Araa saltatoria caro del polvo

arcnidos

Garrapata hinchada despus de ingerir sangre

CrustceosMayora son marinos Poseen dos pares de antenas - Pequeos crustceos: krill, coppodos (ambos son importantes componentes del zooplancton) y cirripedios (percebes) - Crustceos decpodos (10 patas): langostas, cangrejos y camaroneskrill (6 cm) cochinilla de la madera (ispodo)

coppodo (1 mm)

cirripedios

Estructura corporal de la langosta Homarus americanussegmentos abdominales cefalotrax (segmentos fusionados)

2 ojos

antenas (2 pares)

apndices para captar alimentos (3 pares)

abanico de la cola

rganos natatorios

primera pata patas para caminar (5 pares)

Miripodos (muchas patas)Artrpodos con dos antenas y mltiples segmentos corporales Centpedos (ciempis): depredadores; 1 par de patas por segmento; primer par modificado: colmillos con veneno Milpedos (milpis):carroeros (vegetacin descompuesta); 2 pares de patas por segmento

InsectosCuerpo con tres partes- Cabeza: con ojos compuestos, dos antenas y piezas bucales diversas - Trax: con tres pares de patas; algunos grupos con alas - Abdomen: con tbulos de Malpighi para eliminar desechos y recuperar aguaSon los artrpodos ms exitosos y, relativamente, los animales ms exitosos Mayora adaptados a vida en ambientes terrestres Un sistema de tubos traqueales distribuye aire en los tejidos Desarrollo directo, o por metamorfosis completa o incompleta

Cuerpo de un insecto, la chinche Cimex lectularius

abdomen

trax con 6 patas

cabeza con 2 ojos y 2 antenas

Apndices en la cabeza de algunos insectos

antena

labrum, como un labio ojo compuesto

mandbula maxilamaxila palpos labrum a(como un labio)

probscide mariposac

saltamontes

mosca b labio d

zancudo (mosquito)

Desarrollo de los insectosDesarrollo directo: Crecimiento entre mudas, pero sin cambio de morfologa Metamorfosis incompleta: cambio gradual con cada muda, hasta que la ninfa se hace adulta

huevo pececillo de plata

juvenil

adulto

huevo chinche

ninfas

adulto

Metamorfosis completa: larva pupa forma adulta

mosca de la fruta

huevo

larvas

pupa

adulto

Importancia de los insectosExisten tanto benignos como perjudicialesFuncin crucial en la naturaleza y en los cultivos: - Los cuatro grupos ms diversos (dpteros, colepteros, himenpteros y lepidpteros) incluyen polinizadores de plantas florferas - Son el alimento principal de muchos otros animales - Consumen y eliminan desperdicios (ej. carroa) - Insectos herbvoros favorecen diversidad vegetal presin selectiva sobre muchas especies de plantas: as, casi ninguna especie de plantas se vuelve dominante en el ambiente Algunos insectos devoran cultivos (ejs., langostas terrestres, larvas de mariposas, fidos y pulgones) o son vectores de patgenos (ejs., dengue, malaria, enfermedad del sueo, leishmaniasis o papalomoyo, mal de Chagas, etc.)

Insectos

a) pececillo de plata. b) tijerilla. c) piojo de aves. d) cigarra (chicharra). e) liblula. f) termitas soldado (estriles y ciegas). g) saltamontes (grillo). h) mosca de la fruta. i) mariquitas. j) escarabajo cornudo. k) avispn. l)mariposa.

Protostomados y deuterostomados

Desde gusanos planos hasta artrpodos: Todos los grupos constan de animales con embrin de tres capas y son protostomados (primera aberturaembrional 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 de simetra radial, con piel espinosa. Cmo fueron los antepasados de los equinodermos? - Carecen de cerebro sistema nervioso descentralizado

- Tienen un sistema acuo-vascular, nico en la naturaleza, para desplazarse con pies tubulares llenos de lquido

Cuerpo de un equinodermo: estrella de marestmago gnada superior ano estmago inferior celoma glndula digestiva mancha ocularampolla de un pie tubular

espina

canal de aguasistema vascular

espina

a

osculo (diminuta estructura esqueltica)

pies tubulares

bSistema acuo-vascular

caparato similar a una dentadura para alimentacin

EquinodermosCerca de 6000 especies de invertebrados marinos: estrellas de mar, estrellas frgiles, erizosde 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 completaAunque son invertebrados, comparten la misma rama de los vertebrados en el rbol evolutivo de los animales

Equinodermos

galleta de mar (placa de calcio conservada tras la muerte del animal

estrella frgil

pepino de mar

erizos de mar