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