Animales cordados (filo Chordata)Lnea evolutiva ms diversa de los deuterostomados Algunos invertebrados; pero la mayora son vertebrados Todos los vertebrados son cordados

Todos los cordados: - Son bilaterales y celomados - Son cefalizados y segmentados - Poseen sistema digestivo completo - Poseen sistema circulatorio cerrado - Se clasifican segn caracteres embrionarios

Animales cordadosCuatro caracteres embrionarios distinguen a los cordados: 1. El notocordio: Un cilindro de tejido conectivo que da soporte a lo largo del cuerpo 2. Un cordn nervioso dorsal hueco, paralelo al notocordio 3. Una faringe con aberturas branquiales en la pared 4. Una cola muscular sobre el ano

Estos 4 caracteres comnmente desaparecen en los adultosNotocordio

Estructura de un cordado (un anfioxo)

Grupos de cordados modernosGrupo No. de spp. ---------------------------------------------------------------------------Cordados invertebrados: Anfioxos . 30 Tunicados . 2150 Craneados: - Mixinos (peces sin mandbulas) 60 - Vertebrados: Lampreas (peces sin mandbulas) . 41 Peces mandibulados: - cartilaginosos 1160 - seos ... 26 000 Anfibios . 4900 Reptiles .. 8200 Aves 8600 Mamferos .. 4500

Cordados invertebradosAnfioxos (subfilo Cefalochordata): Invertebrados con forma de pez, 3-7 cm. nico grupo de cordados que conserva todos los caracteres de los cordados en la etapa adulta.cordn nervioso dorsal hueco mancha ocular notocordio faringe con aberturas branquiales cola

poro de aorta gnada msculos cavidad estructuras epidermis segmentados intestino intestino atrial (mimeros) medio tentaculares posterior alrededor de la boca

ano

Cordados invertebradoscordn nerviosoadulto

Larva antes de experimentar metamorfosis

notocordio

agua entra

intestino faringe con aberturas branquialesTnica: cubierta secretada, con carbohidratos

agua sale

Tunicados (subfilo Urochordata): Tienen larvas cordadas tpicas, pero los adultos slo conservan la faringe con aberturas branquiales

faringe con aberturas branquiales

Esquema del adulto

Cordados craneadosCordados que tienen una cubierta cerebral de cartlago o huesos (crneo), un par de ojos y otras estructuras sensoriales en la cabeza Los craneados son peces, anfibios, reptiles, aves y mamferos Los mixinos son los nicos cordados modernos con crneo, pero sin columna vertebral

Cordados craneadosMixinos Peces invertebrados de cuerpo suave, con crneo, pero sin mandbulas Con un par de odos y un par de ojos

tentculos sensoriales

aberturas branquiales (12 pares)

glndulas mucosas

Alimento: invertebrados suaves, peces enfermos o muertos Sin aletas movimiento en zigzag Ante peligro, secretan mucosidad pegajosa

VertebradosSon cordados con un esqueleto interno (endoesqueleto) de cartlago o huesos con una columna sea de soporte (columna vertebral) compuesta de vrtebras. El endoesqueleto encierra y protege rganos internos; interacta con msculos esquelticos para desplazar el cuerpo y sus partes Columna vertebral: encierra y protege la mdula espinal (cordn espinal) Los vertebrados modernos poseen mandbulas (huesos articulados para la alimentacin) derivadas de estructuras de soporte de branquias nica excepcin: lampreas (peces vertebrados sin mandbulas) En los vertebrados la columna vertebral sustituy al notocordio Mandbulas y aletas evolucionaron en el agua: Una carrera evolutiva entre depredadores y presas Aletas carnosas con soportes esquelticos se transformaron en extremidades para arrastrarse y caminar conquista de la tierra En tierra, los pulmones sustituyeron a las branquias y la circulacin cambi consecuentemente

Estructuras de soporte de branquias

estructura de soporte para aberturas branquiales aberturas branquiales En peces primitivos sin mandbulas, elementos de soporte reforzaron una serie de aberturas branquiales a ambos lados del cuerpo

mandbula derivada de una estructura de soporteEn peces primitivos con mandbulas (placodermos), los primeros elementos se modificaron y cumplieron la funcin de mandbulas. El margen de la boca se reforz con cartlago

espirculo (abertura branquial modificada) soporte de mandbula

mandbulaTiburones y otros peces mandibulados modernos poseen fuertes soportes de mandbulas

Evolucin del esqueleto externoLos peces desarrollaron apndices (aletas) para nadaraleta caudal aleta dorsal aleta dorsal

aleta pectoral (un par)

aleta anal

aleta plvica (un par)

Las aletas plvicas y pectorales originaron pares de extremidades en anfibios, que as empezaron a ocupar superficies terrestres

Evolucin de otros sistemas en vertebradosEn el mar- La sangre de los peces se desplaza en un circuito simple desde el corazn hasta las branquias - Los peces liberan vulos y espermatozoides al agua

En la tierra- Fueron necesarias modificaciones en el sistema respiratorio (no ms branquias, sino pulmones) y en el sistema circulatorio (ya no un circuito simple, sino dos circuitos) - Desarrollo de riones eficientes para conservar agua - Los anfibios liberan vulos y espermatozoides al agua, pero reptiles, aves y mamferos desarrollaron rganos que permiten la fecundacin dentro de la hembra y huevos con cscara impermeable para evitar prdida de agua en ambientes secos - Sistema inmunolgico bien desarrollado leucocitos especializados para reconocer, registrar y responder rpido a patgenos

peces con lampreas tunicados aletas radiales peces peces pulmopeces mixinos (agnatos) anfibios con aletas nados anfioxos cartilaginosos lobuladas

reptiles aves mamferos amniotas

tetrpodosvejiga natatoria o pulmones

vertebrados mandibulados

vertebrados craneadoscordados ancestrales

Esquema evolutivo de los cordadosDiversificacin de peces y anfibios. Peces acorazados se extinguen Aparecen los Evolucin de reptiles e dinosaurios y inician reptiles marinos diversificacin. Ocaso de anfibios primitivos Aparecen aves, mamferos y anfibios modernos. Dominio de dinosaurios Mxima diversidad de dinosaurios, pero se extinguen al final del perodo Radiacin adaptativa de mamferos

Origen de los primeros peces sin mandbulas

Aparicin de peces con mandbulas, incluyendo placodermos y tiburones

Radiacin adaptativa de peces; primeros anfibios ocupan tierra firme

PerodosOrdovcico Silrico Devnico Carbonfero 488 443 416 359 Prmico Trisico Jursico 299 251 200Era Mesozoica

Cretceo 146

Terciario 66

Lampreas (agnatos) peces sin mandbulasPeces sin mandbulas ni pares de aletas, que experimentan metamorfosis. Con larvas en agua dulce, enterradas en sedimentos. Ca. 50% son parsitos de otros peces: se adhieren con un disco oral que tiene dientes de queratina

Peces mandibulados Mayora con pares de aletas y cuerpo cubierto de escamas. Aletas y diseo aerodinmico para reducir resistencia del agua Peces cartilaginosos (Chondrichthyes): tienen un esqueleto de cartlago, 5-7 aberturas branquiales y mudan dientes (escamas modificadas y endurecidas)- Cerca de 850 spp. de tiburones y rayas; > marinos

Peces seos (Osteichthyes): tienen un esqueleto de huesos, cubiertas branquiales (oprculos) y una vejiga natatoria (llena de gas para poder flotar)Tres grupos: peces con aletas radiales (actinopterigios), peces pulmonados y peces con aletas lobuladas (sarcopterigios o celacantos)

Peces seos con aletas radiales caballito de mar

vejiga natatoriaovario

Celacanto, pez primitivo emparentado con los anfibios. Fsiles de 80 o ms m.a. En 1938 se pesc uno vivo a 60 m de profundidad en Sudfrica

rin cordn nervioso cerebro

Anatoma de una perca

cloaca

intestino

estmago hgadopejelagarto

corazn

branquias

mero de coral

Anfibios Inicio de la conquista de la tierraTetrpodos: Vertebrados con cuatro patas Origen a partir de peces con aletas lobuladas del Devnico Anfibios Primeros vertebrados terrestres; pero regresan al agua para reproducirse, pasan por metamorfosis y tienen un corazn de tres cmaras Transicin del agua a la tierra Los vertebrados evolucionaron en los mares Los peces seos modernos son los vertebrados ms diversos Un grupo dio origen a tetrpodos acuticos modificacin deextremidades en los descendientes para colonizar la tierra firme

Adaptaciones para habitar en tierra firme

a) Un pez con aletas lobuladas del Devnico b) Acanthostega e (c) Ichthyostega, dos anfibios primitivos d) Reconstruccin del aspecto de Acanthostega (primer plano) y de Ichthyostega (al fondo)

Por qu y para qu abandonar la comodidad del agua?

Anfibios modernos animales sensiblesSalamandrasForma corporal como probablemente fue en primeros tetrpodos movimientos de lado a lado para caminar

CeclidosSabandijas ciegas, sin patas, que viven en madrigueras. Son como salamandras sin patas

Sapos y ranasAdultos sin cola, con patas traseras largas y musculosas (para saltar y nadar). Larvas (renacuajos) con branquias y cola, pero sin extremidades metamorfosis

Los anfibios dependen de fuentes permanentes de agua para reproducirse y tienen una piel delgada, no protegida por escamas vulnerables a prdida de hbitats, enfermedades y contaminacin reduccin de poblaciones y extincin de especies

Los amniotasReptiles, aves y mamferos son animales amniotas: tienen embriones que se desarrollan dentro de huevos impermeables al agua, piel impermeable al agua y riones muy eficientes adaptaciones exitosas en ambientes secos

Dinosaurio pico de pato (Maiasaura, lagarto buena madre) con nidada de huevos; final del Cretceo

Serpientes saliendo de huevos

Reptiles extintosLos dinosaurios y otros reptiles dominaron la Tierra en la era Mesozoica (perodos Trisico, Jursico y Cretceo). Existen fuertes evidencias de que el impacto de uno o varios meteoritos acab con la mayor parte de la fauna y la flora al final del Cretceo (hiptesis K-T).

Archaeopteryx - reptil alado y plumoso; eslabn evolutivo entre reptiles y aves

Ictiosaurio (cuerpo parecido al de un delfn moderno)

Reptiles actualesCaractersticas- Cuerpo cubierto de escamas - Cloaca para eliminar desechos - Cuatro extremidades casi iguales (no en serpientes) - Fertilizacin interna - Temperatura corporal determinada por el ambiente circundante (animales ectotermos)

Anatoma del cocodrilolbulo olfatorio columna cerebros vertebral posterior, mdula medio y gnada espinal anterior rin (regula agua y solutos en el cuerpo)

hocico

hileras de dientes no pulmn hgado intestino cloaca pareados en corazn estmago mandbulas esfago superior e inferior

Tortugas

Tortugas marinas- Arribadas: Cientos o miles regresan a poner huevos en la playa donde nacieron Cmo se orientan? - No ponen si hay luces artificiales - Mayora en peligro de extincin columna vertebralCuello y cabeza retrables (no en algunas tortugas marinas)

concha

- Caparazn: Concha sea y dura cubierta de escamas sobre la columna vertebral - Sin dientes; en su lugar un pico de queratina en las mandbulasTortuga de Galpagos

LagartijasGrupo ms diverso de los reptiles Innovaciones: coloraciones de aviso (Cuidado, soy peligroso!), cambio de color (para camuflaje), estructuras inflables para aparentar mayor tamao

SerpientesReptiles sin patas. Algunas serpientes tienen huesos vestigiales de patas traseras - lagartijas sin patas?glndula de veneno

colmillo hueco

Serpiente de cascabel

Imantodes sp. (serpiente no venenosa)

Cocodrilos y caimanesParientes cercanos de las aves nicos reptiles con un corazn de 4 cmaras, como la mayora de vertebrados terrestres: un circuito va del corazn a los pulmones; de stos con O2 hacia el corazn y del corazn al resto del cuerpo

Caimn de anteojos

Avesnicos animales vivientes con plumas - Descienden de reptiles voladores (dinosaurios voladores); en esos reptiles las escamas se transformaron en plumas - Plumas largas para el vuelo - El plumn (plumas pequeas y densas) sirven para aislar y calentar

Caractersticas - Ponen huevos (con membranas internas: saco vitelino, amnios, corin y alantoides) - No tienen dientes (pero, las primeras aves?) - Generan calor corporal (animales endotrmicos) - Para el vuelo tienen un esqueleto liviano, msculos fuertes, circulacin y respiracin eficientes - Alas con plumas para el vuelo

saco vitelinocon yema para nutrir el embrin

embrin

amniossecreta lquido para el embrin

corinintercambia gases

alantoidesalmacena desechos

cscara endurecida con calcio

albmina (clara de huevo)

Huevo de un ave (con 4 membranas)

crneo

Adaptaciones para el vuelo

radio cbito hmero cintura pectoral estructura interna de hueso de extremidad

cintura plvica esternn

dos msculos principales para el vuelo, unidos al esternn

MamferosAnimales que nutren a los hijos con leche, tienen pelo o al menos barbas y cuatro tipos de dientes todo tipo de alimentos (animales omnvoros)

incisivos

molares

premolares

caninos

Evolucin de los mamferos- Monotremas (mamferos ponedores de huevos) y marsupiales (mamferos con bolsa o marsupio) evolucionaron en el Jursico - Mamferos placentarios (con una placenta que intercambia materiales entre la madre y el embrin) evolucionaron despus

Gran radiacin adaptativa de los mamferos despus de la desaparicin de los grandes dinosaurios La deriva continental influy decisivamente en la distribucin geogrfica y la diversificacin de los mamferos

Aparicin de los grupos de mamferos en el tiempo geolgicoRinoceronte jirafa (Indricotherium) - vivi en Asia en el Oligoceno (ca. 20 a 35 m.a.)

masa terrestre surea

Pangea

A Hace ca. 150 m.a. (Jursico) evolucionaron los primeros monotremas y marsupiales, que migraron a travs del supercontinente Pangea

B Hace 130 a 85 m.a. (Cretceo) aparecieron los mamferos placentarios y empezaron a dispersarse. Monotremas y marsupiales que vivieron en la masa terrestre sur evolucionaron aislados de los mamferos placentarios

C Hace ca. 65 m.a. se inici la expansin geogrfica y adaptativa de los mamferos. Marsupiales y primeros mamferos placentarios desplazaron a los monotremas en Sudamrica

D Hace ca. 5 m.a. (Plioceno) mamferos placentarios avanzados invadieron Sudamrica; con el tiempo provocaron la extincin de la mayora de marsupiales y de placentarios primitivos

Mamferos actualesLos monotremas ponen huevos coriceos- oso hormiguero espinoso - ornitorrinco

Los marsupiales nacen inmaduros y se desarrollan en un marsupio- canguros, coalas, zarigeya, demonio de Tasmania, etc.

Los placentarios (euterios) son la mayora de mamferos actuales- Grupos ms diversos son roedores y murcilagos

Marsupialeszorro peln (Didelphis marsupialis)

demonio de Tasmania (nico marsupial carnvoro)

zarigeya (Didelphis sp.)

koala

lobo marsupial de Tasmania - depredador extinto (?) en 1936

La placenta* rgano de intercambio gaseoso y de nutrientes entre la madre y el feto; es un tejido con funcin protectora y hormonal * Con cuatro estructuras (de exterior a interior): - corin: est en contacto directo con la mucosa del tero - intercambio de gases - alantoides: tejido muy vascularizado que se forma a partir del intestino, incrementa tamao hasta rodear al feto - lquido alantoides (desechos) - amnios: con lquido amnitico que rodea al feto - saco vitelino: nutre al feto

cordn umbilicalplaca corinica

vellos corinicos

vasos sanguneos maternos

espacio intervelloso

Mamferos placentados

ballena azul (200 ton.) y esqueleto comparado con el tamao de una persona

manat

delfn

ardilla

tepezcuintle

cabro de monte

mapache

danta

murcilago vampiro

Primates y homnidosPrimates: Subgrupo de mamferos que incluye prosimios, monos, simios y humanos Antropoides: Monos, simios y humanos Homnidos: Simios y humanosCinco rasgos exitosos de los humanos - Visin diurna mejorada (visin binocular) - Andar bpedo, que deja manos libres - Manos con pulgar opuesto: agarre de fuerza y agarre de precisin - Mandbulas y dientes modificados (dieta omnvora) - Cerebro complejo, comportamiento complejo, cultura (transmisin de aprendizajes entre individuos y generaciones)

Primates

mono araa tarsio (un prosimio)

gorila

Esqueletos de un mono (izq.), un gorila (centro) y un humano. Adaptaciones para trepar, saltar y caminar

a Orificio detrs del crneo; columna vertebral gen. paralela al terreno o al tallo de las plantas b Orificio cerca de la base del crneo; columna vertebral gen. perpendicular al terreno

Adaptaciones para caminar: Ubicacin del foramen magnum en un caminante tetrpodo (a) y en uno bpedo, erguido (b)

Manos hechas para cambiar el mundo Agarre de fuerza (movimiento prensil) y agarre de precisin (movimiento oponible) desarrollo y uso de herramientas, armas y nuevas tecnologas Modificacin anatmica clave: Pulgar oponibleagarre de fuerza agarre de precisin

Cronologa evolutiva de los primates65 m.a.: Registro fsil de primeros primates (pequeos, parecidos a musaraas, insectvoros) 36 m.a.: Aparecen monos (antropoides) arborcolas 23-18 m.a.: Primeros hominoides (simios primitivos) 6 m.a.: Los homnidos empiezan a divergir. Una rama origina a chimpancs y gorilas; otra a humanos y parientes extintos

Primeros primates

a) Tupaya (Tupaia) del sudeste asitico, pariente cercano de los primates modernos; b) primate primitivo (Plesiadapis; Eoceno, ca. 55 m.a.) similar a la tupaya; c) Aegyptopithecus (mono de Egipto), mono del Oligoceno (ca. 35 m.a.); d) Proconsul africanus (Mioceno, 15-18 m.a.), pequeo homnido primitivo.

Aparicin de los primeros homnidos

6 a 8 millones de aos (m.a.): Primeros homnidos de frica

a b Sahelanthropus Australopithecusc Paranthropusd Homo habilise Homo erectus tchadensis africanus boisei 1,91,6 m.a. 1,9 m.a. 6 m.a. 3,22,3 m.a. 2,31,2 m.a. 53 000 aos

Madre y beb chimpancs

Neotenia: Conservacin de rasgos infantiles en los adultos. Ocurri neotenia en el antecesor de Homo sapiens? Muy probablemente.

AustralopitcidosPrimeros homnidos bpedos (Australopithecus, mono del sur) Probablemente fueron los antecesores de los humanos

Australopithecus afarensis (Lucy), frica, hace 3,2 m.a. Huellas fosilizadas en ceniza volcnica hmeda, Laetoli, Tanzania, hace 3,7 m.a. El arco, el dedo gordo y las marcas del taln indican que son huellas de homnidos bpedos

chimpanc con dedo pulgar oponible en los pies

Primeros humanosHace 1,8 m.a.: En frica Homo erectus tena un cerebro relativamente grande y usaba herramientas simples de roca. Hace un milln de aos ya usaba el fuego; al menos aprendi a mantener fogatas.

Herramientas de piedra del can de Olduvai, Tanzania. Un cortador tosco, uno ms elaborado, un hacha manual y un cuchillo

Aparicin de los humanos modernos Cambios climticos y recursos disponibles: fuerzas selectivas que moldearon la anatoma y el comportamiento de los primeros humanos y de los antecesores primates Plasticidad conductual y cultural: rasgo adaptativo que favoreci migracin y colonizacin desde frica hacia el resto del mundo Homo erectus evolucion en frica y se estableci en muchas regiones del mundo Homo sapiens neanderthalensis (a), Homo sapiens sapiens (moderno) (b) y Homo floresiensis (c) son descendientes de H. erectus es una hiptesis, no un hecho comprobado

Dos hiptesis para explicar el origen de Homo sapiensHiptesis multirregional: Poblaciones de Homo erectus evolucionaron lentamente en frica y otras regiones hasta originar el H. sapiens (apoyo, aunque dbil, de registro fsil: por ej., fsiles asiticos de H. erectus son ms similares a los asiticos modernos que a otros grupos humanos)Hiptesis de sustitucin: Homo sapiens surgi de una sola poblacin subsahariana de H. erectus en los ltimos 200 000 aos. Grupos de H. sapiens llegaron a regiones ocupadas por H. erectus y provocaron la extincin de stos. Hiptesis ms aceptada, con apoyo gentico (gran similitud gentica entre humanos actuales) y fsil: fsiles ms antiguos en frica oriental (195 000 aos), menos antiguos en Medio Oriente (100 000 aos), Australia (60 000 aos) y Europa (40 000 aos)- Hace ca. 120 000 aos se inici un xodo humano desde frica debido en parte a cambios climticos globales. Destinos: norte de frica, Medio Oriente, Eurasia y Australia - Hace 15 000 aos grupos humanos atravesaron un puente terrestre desde Siberia hacia Amrica del NorteEn realidad, la colonizacin del continente americano debi empezar mucho antesCueva de las Manos, Patagonia, Argentina, con dibujos de manos, animales y trazos abstractos de 9300 aos

Escala temporal de los gneros homnidos

Homo rudolfensis Australopithecus anamensis Australopithecus Homo habilis africanus Homo erectus Australopithecus afarensis Australopithecus garhi Lucy Paranthropus aethiopicus Paranthropus robustus Paranthropus boisei 4 3 2 1

Homo floresiensis Homo sapiens

Homo neandertalensis

presente

Tiempo (hace millones de aos) Un fsil hallado en Etiopa revela que Homo sapiens exista hace ca. 200 000 aos: dientes, huesos faciales y mandbulas ms pequeos, crneo ms alto y redondeado, cerebro ms grande y, crucial en la evolucin humana, desarrollo de partes del cerebro que hacen posible la comunicacin por lenguaje y otros sonidos. Todos los antepasados y los parientes cercanos de Homo sapiens se extinguieron

Homo erectus

Svante Pbo (Instituto Max Planck de Leipzig, Alemania), con un crneo de neandertal. A partir de huesos conservados durante 38 000 a 70 000 aos, su equipo secuenci en 2010 el ADN neandertal. La incgnita: Hubo mestizaje entre Cromaones y Neandertales? Poblaciones humanas europeas y asiticas poseen 4% de genes neandertales, pero los neandertales nunca se mezclaron con africanos negros. Dos especies diferentes? No, dos subespecies diferentes: Homo sapiens neanderthalensis y Homo sapiens sapiens

Neandertal Museum, Alemania