Artropodi PDF

Corso: Scienze biologiche propedeutiche alla medicina veterinaria Modulo: Zoologia Docente: Prof. Alberto Maria Luciano, MSc, PhD Email: [email protected] Orario incontro studenti: su appuntamento  Dal bauplan alla classificazione Numero di cellule Or...

Corso: Scienze biologiche propedeutiche alla medicina veterinaria Modulo: Zoologia Docente: Prof. Alberto Maria Luciano, MSc, PhD Email: [email protected] Orario incontro studenti: su appuntamento  Dal bauplan alla classificazione Numero di cellule Organizzazione in tessuti Simmetria Presenza o meno del Divergenza: celoma e destino del Destino del blastoporo blastoporo Eucelomati ARTROPODI Il phylum Artropodi è il gruppo più numeroso dei metazoi (oltre 1.000.000 specie su 1.800.000 descritte, la maggior parte sono insetti) e comprende quattro linee evolutive: Miriapodi (centopiedi, millepiedi) Chelicerati (limuli, scorpioni, ragni, acari) Crostacei (pulci d'acqua, gamberetti, granchi) Esapodi (collemboli, insetti) Le ragioni del successo degli artropodi sono legate allo sviluppo di una metameria fortemente eteronoma con costituzione di regioni specializzate del corpo (tagmi) e alla presenza di una cuticola esterna che costituisce un esoscheletro funzionale a protezione e movimento dell'organismo dell’animale Capo Torace Addome  ARTROPODI Hanno simmetria bilaterale, sono triblastici, metamerici, protostomi Il corpo è segmentato, ma diviso in due o tre regioni (tagmi da cui tagmosi o regionalizzazione) a seconda delle classi Hanno un esoscheletro (cuticola, costituita dal polisaccaride chitina e proteine) che è soggetto a muta (o ecdisi) durante la crescita Il sistema nervoso è ventrale, il sistema circolatorio è aperto e dorsale Le appendici accoppiate sono funzionali a seconda della regione (es capo: sensoriali e presa alimento) e possono essere uniramose e biramose ARTROPODI uniramose uniramose biramose uniramose biramose Appendici sviluppate su due assi (biramose) o su un solo asse (uniramose) (“artropodizzazione” in relazione alla attivazione dei domini geni Hox) Neil Shubin, Cliff Tabin & Sean Carroll Fossils, genes and the evolution of animal limbs Nature (388), pages 639–648 (1997) ARTROPODI uniramose biramose Appendici sviluppate su due assi (biramose) o su un solo asse (uniramose) ARTROPODI MIRIAPODI (superclasse) Terrestri, ambienti umidi (cuticola scarsa di sostanze cerose) Appendici uniramose principalmente motorie Circolazione a vaso dorsale e plesso nervoso periesofageo con cordoni ventrali Escrezione con tubi malpighiani di origine ectodermica Sensilli antennali e occhi semplici oltre a un chemiorecettore Gonocorici Suddivisi in classi: - Chilopodi (centopiedi) forcipule velenigere - Diplopoli - Pauropodi - Sinfili Chelicerata (superclasse) 70,000 specie La maggior parte sono terrestri Ragni, scorpioni, acari e horseshoe crab Classi considerate: Merostomi (Xiphosura) Aracnidi (Scorpioni, Araneidi, Acari) STRUTTURA DEL CORPO Hanno due tagmata Cefalotorace Addome 1 Cefalotorace 2 Nessuna antenna, ma tipicamente due occhi composti e quattro ocelli 3 Cheliceri: la più anteriore delle 4 appendici; usate per l'alimentazione Pedipalpi: seconde appendici con varie funzioni Zampe: quattro paia Abdomen Tipicamente manca di appendici Ospita molti organi viscerali Strutture respiratorie Le chelicere Classe Merostomi (sottoclasse Xiphosura) Cefalotorace (5 paia) Horseshoe crabs (Limulus polyphemus) Addome Il più grande chelicerato (6 paia) Fino a 75cm  Classe Arachnida 70.000 descritti, con un milione stimato in più di non descritti Ragni, scorpioni, solifughi e acari Quasi interamente terrestri Epicuticola cerosa Cheliceri brevi ma robusti, a chela o pinza Pedipalpi robusti e chelati Tubuli malpighiani escretori (ac. urico o guanina) Occhi semplice (uno o più paia, ocelli) Gonocorici (con casi di partenogenesi) Ovipari, sviluppo diretto Ghiandole velenose Diversi sono in grado di secernere seta  Ordine Scorpioni 1.200 specie Trovati in tutti i continenti tranne l'Antartide La Baja California ha la più grande diversità Notturni; nascosti sotto rocce, tronchi o nelle tane durante il giorno Verde fluorescente alla luce UV La maggior parte misura 3-9 cm, ma gli Hadogene dall'Africa possono raggiungere i 21 cm Hanno la più bassa perdita di acqua per evaporazione di qualsiasi invertebrato, 0,01% peso corporeo/ora. Tollera fino al 40% di perdita di acqua corporea ed ottiene acqua dal cibo e raramente beve; hanno un esoscheletro impermeabile Gonocorici, sono ovovivipari  Ordine Araneidi (ragni) 40.000 specie di ragni Enormi densità di popolazione Cinque milioni/ettaro in un campo in Gran Bretagna La seta è probabilmente l'adattamento più importante all'esistenza dei ragni Solo gli unici aracnidi con appendici di filatura della seta (filiere) Possiedono un peduncolo che consente all'addome di muoversi indipendentemente dal cefalotorace, per distribuire la seta Carnivori Hanno tipicamente 8 occhi Ragni pericolosi Loxoceles reclusa Latrodectus tredecimguttatus (Rossi, 1790), Latrodectus mutans, comunemente comunemente nota come malmignatta, o nota come vedova nera vedova nera mediterranea Ordine degli Opilionidi 5000 specie Prosoma largamente fuso all’opistosoma gambe lunghe e sottili Mancano ghiandole della seta e ghiandole velenifere Molti sono erbivori o si nutrono di materia organica in decomposizione L'intestino è adatto per ingerire e trattare il particolato  Ordine Acari >20.000 specie di acari La maggior parte degli acari vive liberamente, ma alcuni sono parassiti di animali e anche dell’uomo Gli acari sono gli aracnidi più piccoli Alcuni vivono nei follicoli piliferi umani (Demodex) Gli acari più grandi (chiamati zecche) possono raggiungere i 3 cm quando sono gonfi di sangue Mancanza di segmentazione; il cefalotorace è fuso con l'addome Possono essere parassiti interni o esterni  Ordine Acari - rogna e scabbia Sarcoptes scabiei Cute Ordine Acari - orecchio del gatto Otodectes cynotis Preparato microscopico Ordine Acari - zecche Ordine Acari - zecche Ordine Acari - IXODIDAE, zecche dure Ordine Acari – IXODIDAE, zecche dure Ixodes ricinus può trasmettere un gran numero di agenti patogeni d’importanza medica e veterinaria, fra cui: Borrelia burgdorferi s.l., agente eziologico della malattia di Lyme o borreliosi, il virus dell’encefalite da zecche, Francisella tularensis , agente eziologico della tularaemia, Rickettsia helvetica e Rickettsia monacensis , Babesia divergens e Babesia microti agente eziologico della babesiosi. Ordine Acari – Varroa destructor Ordine Acari – Varroa destructor Ordine Acari - Varroa destructor c m CROSTACEI CROSTACEI DECAPODA Aragoste, Granchi, Gamberi e Gamberetti  Antenna CROSTACEI Sono animali a simmetria bilaterale Hanno due regioni del corpo: o Cefalo-torace o Addome Il cefalotorace è coperto dal carapace Ogni segmento porta due appendici Appendici biramose Hanno due paia di antenne Ocelli semplici e occhi composti Il primo paio di zampe (su 5 ) può essere modificato in chele  Antenna CROSTACEI L’esoscheletro è di chitina È ricco di calcio carbonato che dà resistenza all’esoscheletro CROSTACEI Generalmente gonocorici con casi di ermafroditismo Stadi larvali: nauplius > (zoea) > adulto Filtratori, spazzini o predatori Usa le appendici per procurarsi cibo, difesa e movimento Si trova in tutte le acque aperte e le aree costiere Rappresentano un'importante fonte di cibo per altri organismi marini Classe MALACOSTRACI- ordine Decapodi Ordine Decapodi: oltre 10.000 specie (il più conosciuto) Corpo organizzato in cephalon-pereion-pleon con numero fisso segmenti (6-8-6). Cephalon-pereion sono spesso non distinti, formano il carapace Possiedono 3 paia di massillipedi (manipolazione cibo) e 5 paia di zampe Il 6° segmento uropodiale forma con il telson il ventaglio caudale (nuoto) Addome Torace Ventaglio caudale  Classe MALACOSTRACI- ordine Decapodi Intestino con ampio stomaco trituratore e con ghiandola digestiva, seguito da intestino posteriore Branchie in camera branchiale sotto cephalon- pereion Circolazione dorsale, aperta, come maggior parte degli artropodi Sistema nervoso con gangli sopra- e sotto- esofagei. I cordoni si fondono ventralmente con neuroni giganti (risposta fuga) Organi di senso sviluppati con antenne, occhi composti (spesso peduncolati), occhi semplici, statocisti, propiocettori e setole tattili Gonocorici, con gonadi nel pereion Sviluppo da diretto a passaggi larvali (nauplius/zoea) Classe MALACOSTRACI Aragosta Astice ordine Decapodi Gruppo Astracomorfi Paguro Granchio Gli insetti esa podos, sei piedi Sono note >900.000 specie (stimate 2-3x106 Diversi aspetti adattativi che hanno contribuito all’espansione e affermazione: ali per il volo nutrizione variegata esoscheletro robusto e resistente all’essiccamento respirazione tracheale efficiente metamorfosi e inserimento in diverse nicchie ecologiche Plasticità genetica (elevata ricombinazione) Gli insetti: quanti sono? Ma stanno scomparendo…  Forma generale del corpo Metamerici Corpo suddiviso in 3 regioni o tagmata: capo-torace-addome Capo Torace Addome Ogni segmento porta un tergite dorsale e uno sternite ventrale Appendici uniramose Gonocorici (con casi di partenogenesi, vedi ad es. api e formiche)  Forma generale del corpo Capo con clipeo (scudo) e labbro superiore, due vertex frontali su cui sporgono due occhi composti Antenne divise in 3 articoli Apparato buccale con mandibole e mascelle diversificate concorrono a formare diverse strutture legate al tipo di alimentazione Rostro, dotto, stiletto e spirotromba  Forma generale del corpo Torace costituito da 3 segmenti: PRO- MESO- e META- TORACE diversamente sviluppati nei diversi Capo Torace Addome ordini Ciascuno dei 3 segmenti porta una coppia di arti, anteriore, medio e posteriore Ciascun arto presenta all’apice il pulvillo, un’estremità lobata munita di peli ghiandolari e/o altre strutture per prensione, nuoto…  Forma generale del corpo Si formano dagli ammassi cellulari al di sotto della cuticola della larva (dischi immaginali) L’epidermide superiore e inferiore si fondono tranne che nelle nervature (o venature) che portano vasi per l’emolinfa, trachee e nervi. Capo Torace Addome Forma generale del corpo -Ali Si formano dagli ammassi cellulari al di sotto della cuticola della larva (dischi immaginali) L’epidermide superiore e inferiore si fondono tranne che nelle nervature (o venature) che portano vasi per l’emolinfa, trachee e nervi. Alla conquista dei cieli: le ali Le libellule: 4 ali non in sincrono Alla conquista dei cieli: le ali I coleotteri: le elitre Emitteri: metà e metà Alla conquista dei cieli: le ali Lepidotteri e imenotteri: le due paia di ali sono interconnesse e quindi battono in sincrono Alla conquista dei cieli: le ali Ditteri: comparsa delle altere (giroscopi) Informano l'insetto sulla posizione del corpo durante il volo  Nutrizione, escrezione, respirazione, trasporto Stomodeo Stomodeo (faringe e esofago), ingluvie che è seguita da stomaco muscolare (ventriglio) Ciechi grastrici Intestino medio (mesenteron) ampio per superficie assorbimento Uno sfintere immette nel proctodeo (intestino posteriore) Escrezione tramite tubi Malpighiani originantesi da intestino medio e proctodeo Sistema di circolazione aperto Capo Torace Addome  Sostegno: esoscheletro o tegumento Cuticola tristratificata costituita di Epicuticola(cemento, cere, glicoproteine (protezione perdita idrica e ionica) Esocuticola di chitina e proteine tannizzate (sclerotina) Endocuticola (chitina e proteine non tannizzate) L’esoscheletro o tegumento Epicuticola Cemento: Lipidi polimerizzati (resine) Strato ceroso: Catene paraffiniche di esteri di acidi grassi ed alcoli Strato cuticolinico: Lipoproteine molli (cuticolina) indurite e tannizzate (legami fenolici) in sclerotina L’esoscheletro o tegumento ESOCUTICOLA Strato più densamente colorato, costituito soprattutto da proteine indurite, le sclerotine, che sono cuticoline (lipoproteine) rese insolubili per mezzo di legami fenolici tra catene proteiche adiacenti. Chitina presente in piccole quantità. Responsabile della durezza del tegumento ENDOCUTICOLA È lo strato più spesso; è incolore, molle e lamellare, dovuto alle cuticoline non sclerotizzate. La matrice proteica amorfa viene stabilizzata dalla presenza di microfibrille di chitina. Si tratta di un polisaccaride il cui monomero è la N-acetil-glucosammina. Le lamelle di chitina vengono assemblata attraverso polimerizzazione della chitina con proteine, con formazione quindi di glicoproteine sotto l’azione dell’enzima chitinosintetasi. L’elasticità della cuticola è assicurata da un’altra proteina, la resilina. Gli insetti: cicli biologici Riproduzione: gonocorismo e partenogenesi Sviluppo attraverso metamorfosi Ametaboli: dall’uscita dall’uovo ha già tratti dell’adulto e si accresce attraverso successive mute Emimetaboli: modeste trasformazioni ad ogni muta Olometaboli: metamorfosi completa come in Ditteri, Lepidotteri (farfalle), Coleotteri… Relazioni filogenetiche tra i diversi ordini di Esapodi Gli insetti…non solo vettori di malattie Gli insetti…non solo vettori di malattie Hermetia illucens (black soldier) State of the art Zoologia Generale, capitoli 1, 2, 10 (11) Zoologia Sistematica, capitoli 1, 2, 3, 4, 5, (6), 7, 8, (9),13, 16, 17, 18, (19), 20