aula 4 deuterostomata
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Deuterostomata
Origem, filogenia e Evolução dos Vertebrata
Filogenia dos Metazoa
Metazoa: Colágeno, heterotrofia, Blástula, células sexuais em órgãos especiais, esperma com rabos de chicote
Camadas de células e tecidos; sistema nervoso com neurônios
Bilataria: Três camadas celulares, órgãos, simetria bilateral,movimento quando adulto
Coelomata: Celoma cavidade corporal com mesoderme
Vertebrados – de onde viemos, para onde vamos?
• Quem são?– Diversidade
• O que são?– Características– Parentesco: primeiras espécies e ancestrais
• Como surgiram? Quais grupos já existiram?• Quais suas tendências evolutivas?
– Transições• Não-vertebrados Vertebrados• Não mandibulados Mandibulados• Aquáticos Terrestres
• Quais os agrupamentos atuais?
Quem são os Vertebrados?
• Em geral respondemos facilmente– Mamíferos– Aves– “Répteis”– Anfíbios– e “Peixes”
Diversidade dos Vertebrados
• Produzida pela seleção natural• Resultante de Mudanças na Terra
– Clima e Geografia
• Ainda muito pouco conhecida• Maioria das espécies estão extintas
5,700
4,050
8,750
4,3104,800
7,750
9,000
5,465
8,014
9,672
6,091
0
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
Amphibia Lepidosauria Mammalia Aves
41%
41%
19 %
11%
Actinopterygii: 14%Total: 19%
O que são os Vertebrados?• Por serem Cordados...
1. Notocorda (suporte)• suporte para músculos
2. Cordão neural oco e dorsal• Tubo dorsal em vertebrados, cordão ventral e
invertebrados3. Cauda pós-anal muscular e segmentada
• surgiu como propulsão aquática, como em larvas de tunicados e no anfioxo
4. Faringe com fendas faríngeas• surgiu em filtradores, dá origem a diversas estruturas
5. Endóstilo Sulco ciliado na faringe: muco Homólogo à tireóide em vertebrados derivados
O que são os vertebrados?• Parentesco
– Evidenciado por embriologia, anatomia e bioquímica• Vertebrados são:
– 1.Metazoa: 2.Bilataria: 3.Coelomata: 4.Deuterostomata: 5.Chordata
• 1. Metazoa (mais derivados que esponjas) são caracterizados por:– Embriões formam blástulas – Células sexuais presentes formadas em órgãos especiais– Espermatozóide que se move por batimento de flagelo.– Heterotrofia
O que são os vertebrados?• 2. Bilataria são:
– Três camadas de células embrionárias– Simetria bilateral– Movimento quando adultos
• 3. Coelomata– Cavidade corporal dentro da Mesoderme
• 4. Deuterostomata– Blastóporo dá origem ao ânus– Padrão de clivagem radial
Cordados Não-vertebradosUrochordata e Cephalochordata
• Urochordata ou Tunicados– 2000 ssp– Tunicados filtradores, maioria sendentária quando adulto– Larva evidencia parentesco com outros chordata– Sésseis: condição derivada
• Cordata ancestral– Criatura vermiforme– Livre natante que usava fendas para filtrar alimentos
Urochordata
Ascídea solitária
Ascídea colonialSalpa
Larváceas
Cephalochordata
• 22 espécies, todos os oceanos• Até 10cm, filtradores, livre-natantes• Anfioxo• Semelhantes aos Vertebrata
– Miômeros– Sistema circulatório com coração e aorta dorsal– Células excretoras: Podócitos
Definição de um Vertebrado• Vértebras rudimentares em alguns “agnatha”: lampréias
possuem arcualia;• Vértebras totalmente formadas: Gnathostomados• Complexo de genes Hox
– Anfioxo: 1 homeobox;– Agnatha: 2 homeobox;– Gnathostomata: pelo menos 4;– Teleósteos: até 7;
• Cristas Neurais: – funcionam quase como uma quarta camada – formam diversas estruturas;
Estrutura básica dos vertebrados
• Aumento no tamanho e atividade– Sistemas para difusão de nutrientes e oxigênio;– Sistemas sensoriais– Músculos e esqueletos compatíveis
• Predação!
Biologia dos primeiros Vertebrados
Peixes sem mandíbula: Ostracodermes, Myxinoidea e
Petromyzontoidea
Linha do Tempo
• Ordoviciano (480 maa): ossos dos primeiros vertebrados– Fragmentos pelo mundo: abundantes e bem distribuídos
• Final do Ordoviciano– Fósseis completos– “Agnatha” com armaduras
• Primeiros Gnathostomata do meio do Ordoviciano, – concomitante aos Agnatha
• Siluriano Tardio, 420 maa – fósseis inteiros abundantes
Qua1,8
Ter65,5
Cre146
Jur200
Tri251
Per299
Car359
Dev416
Sil444
Ord488
Cam542
Proterozóico2500
Vertebrados sem mandíbula• Agnatha: Ostracodermes + Feiticeiras + Lampréias
– Parafilético– Ostracodermes mais próximos dos mandibulados
Vertebrados sem mandíbulaMyxinoidea – Feiticeiras
• 40 espécies, ~50 cm, rosado, comprido, sem escamas
• Cosmopolitas de águas profundas e frias• Necrófagos, glândulas de muco para defesa• Não têm vértebras
– Por isso são grupo irmão dos Vertebrata• Anatomia interna bem primitiva
– Rins simples, olhos degenerados– 1 a 15 aberturas branquiais– Corações acessórios – Fígado e Cauda
Vídeo
Petromyzontoidea – Lampréias
• 40ssp, ~ feiticeiras em tamanho e forma• Mas bem diferentes em outros aspectos• Características compartilhadas com
Gnathostomata• Características gerais
– Estruturas vertebrais: arcularia– Parasitas de outros peixes– Escudo oral e língua com espinhos– Sistema digestivo reto e simples– Sete pares de bolsas branquiais
Lampréias – Características
• Características gerais (cont.)– Rins bem desenvolvidos– Regiões temperadas do Hemisfério norte– Anádromos– Larvas distintas
• Amocete
– Coração enervado
Vertebrados Primitivos e os Ancestrais dos Vertebrados
• Vertebrados primitivos ajudam a entender ancestrais• Fósseis dizem pouco!• Feiticeiras: muitos caracteres ancestrais
– Têm cristas neurais!– Mas outras características podem ser secundárias:
fossorialidade– Duas características fisiológicas importantes
• Concentração dos fluidos corporais• Órgãos sensoriais do sabor: enervados diferentemente
Transição para Gnathostomata
De não-mandibulado para mandibulados (Placodermi e
Eugnathostomata)
Gnathostomados• São uma radiação dentro de “Agnatha”• Mandíbulas
– Permitem várias adaptações• Herbivoria: tamanho do corpo• Comportamento: corte, construção de ninhos, cavar buracos
• Diferenças dos Agnatha– Mandíbulas com dentes e dois pares de barbatanas ventrais– Diversas modificações associadas aos hábitos predatórios
• Melhorias locomotoras, circulatórias e sensoriais
Design básico de um Gnathostomado
• Diferenças dos Agnatha (cont.)– Duplicação do complexo HOX 1– Dentes– Músculos hipobranquiais + mandíbulas = sucção– Vértebras progressivamente mais complexas– Barbatanas
Cordado não-vertebrado generalizadoBaseado no Anfioxo
Vertebrado primitivoBaseado nos Agnatha (peixes-bruxa e
lampreias)
A. Cérebro e cabeça
Sem crânio; notocorda até a ponta da cabeça
Cérebro simples (vesícula cerebral), sem órgãos especializados exceto órgão fotorreceptivo frontal
A. Cérebro e cabeça
Cabeça estende além da notocorda
Crânio presente
Cérebro tripartido e órgãos multicelulares de sentido (olhos e ouvido interno)
Cordado não-vertebrado generalizadoBaseado no Anfioxo
Vertebrado primitivoBaseado nos Agnatha (peixes-bruxa e
lampréias)
B. Faringe e Respiração Arcos Branquiais usados para filtrar
(respiração por difusão)
Até 100 arcos de cada lado
Faringe não-muscularizadao Água passa pelas faringes por
movimento ciliar
B. Faringe e Respiração Arcos branquiais: brânquias usadas para
respirar
Poucos arcos, 6 a 10, com filamentos branquiais
Faringe com muscularização especializadao Água passa por bombeamento ativo
C. Alimentação e Digestão Intestino não-muscularizado (ciliar)
Digestão intracelular
Sem fígado ou pâncreas
C. Alimentação e Digestão Peristaltismo
Digestão extracelular
Fígado e Pâncreas
Cordado não-vertebrado generalizadoBaseado no Anfioxo
Vertebrado primitivoBaseado nos Agnatha (peixes-bruxa e lampreias)
D. Coração e Circulação
Estrutura de bombeamento ventral, sem coração e com outras estruturas semelhantes pelo corpo
Sem controle neural do coração e Sistema circulatório aberto
Sangue não envolvido no transporte de gases
D. Coração e Circulação
Coração ventral somente (acessórios em peixes-bruxa)
Sistema circulatório fechado com extensa rede capilar
Sangue envolvido no transporte de gases (células com hemoglobina)
E. Excreção e Osmorregulação
Não há rim especializado; celomoa filtrado por Solenócitos
Fluidos corporais = concentração e isotônica que a água do mar
E. Excreção e Osmorregulação
Rins glomerulares especializados;
Osmorregulação: íons mono e divalentes
Osteichthyes
• Actinopterygii– Peixes ósseos e seus descendentes
• Sarcopterygii– Peixes pulmonados e Coelacanto (poucas
espécies)– Vertebrados Terrestres
• Terceiro grande evento dos vertebrados– A conquista da terra…
O alvorecer dos Tetrápodes
• Desafios evolutivos– Sustentação: gravidade– Respiração e termorregulação– Alimentação e osmorregulação
• Adaptações têm que ter surgido na água– Mas como? Por quê?
Classificação atual dos vertebrados
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