História Evolutiva e Filogenia de Metazoa

Transcrição

1 História Evolutiva e Filogenia de Metazoa

2 Os 6 reinos da vida Eubacteria Archaea Fungi Protista Plantae Animalia (= Metazoa) PROCARIOTOS EUCARIOTOS

3 Diversidade zoológica 1. Porifera (5500)* 2. Placozoa (1)* 3. Monoblastozoa (1)* 4. Rhombozoa (70)* 5. Orthonectida (20)* 6. Cnidaria (10 mil)* 7. Ctenophora (100)* 8. Platyhelmintes (20 mil)* 9. Nemertea (900)* 10. Rotifera (1800)* 11. Gastrotricha (450)* 12. Kinorhyncha (150)* 13. Nematoda (25 mil)* 14. Nematomorpha (320)* 15. Acantocephala (1100)* 16. Entoprocta (150)* 17. Gnathostomulida (80)* 18. Priapula (16)* 19. Loricifera (10)* 20. Cycliophara (1)* 21. Sipuncula (320)* 22. Echiura (135)* 23. Annelida (16500)* 24. Onycophora (110)* 25. Tardigrada (800)* 26. Arthropoda ( )* 27. Mollusca (90 mil)* 28. Phoronida (20)* 29. Ectoprocta (4500)* 30. Brachiopoda (335)* 31. Echinodermata (7 mil)* 32. Chaetognatha (100)* 33. Hemichordata (85)* 34. Chordata (50 mil) * invertebrados

4 Os animais atuais são produtos de seu passado evolutivo e não é possível compreender completamente a biologia moderna sem que se investigue esse passado. Quando eles surgiram? Quais são as relações evolutivas entre eles?

5 Origem da multicelularidade Nível de O2 Acúmulo de O2 Tempo Formação da Terra 4,6 a 3,8 ba Primeiros procariotos Primeiros eucariotos 2,7 ba 2 a 1,4 ba Vida multicelular 600 ma

6 Como espécies geneticamente distintas se integram num único indivíduo capaz de se reproduzir? Não há evidências desse processo em protistas atuais

7 Volvox: células conectadas por pontes citoplasmáticas; com divisão de trabalho

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9 História evolutiva e relações dos animais com os demais reinos multicelulares

10 Ruppert et al.

11 Organismos multicelulares animais, fungos e plantas são descendentes de protistas Animais são mais proximamente relacionados com fungos do que com plantas

12 História evolutiva dos animais Quem foi o primeiro animal e quando ele surgiu? - ainda não há certeza Os primeiros organismos multicelulares provavelmente eram pequenos, com poucas células e sem partes duras difícil deixar vestígios Fósseis e tempo geológico

13 Pré-Cambriano

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18 A época Ediacara e a origem dos animais Fósseis mais antigos de animais datam do período Pré- Cambriano (~ 600 ma) - fauna de Ediacara (na Austrália) Invertebrados marinhos de corpos moles maioria pequena - comedores de suspensão e comedores de detritos Contém a primeira evidência de muitos filos modernos - Porifera, Cnidaria, Mollusca, Echinodermata Poucas espécies passaram a transição para o Período Cambriano

19 Época Ediacarana Pré-cambriano

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22 A era Paleozóica ( ma) Período Cambriano A explosão dos animais com partes duras Extensos mares rasos no equador, clima quente, algas em abundância No final do Cambriano quase todos os filos atuais de animais já tinham surgido

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25 VIDEO

26 A era Paleozóica ( ma) Período Ordoviciano Clima continua aquecendo, extinção em massa no final do período Primeiros xifosuros, fungos e plantas terrestres (musgos), fauna marinha quase triplica, primeiros vertebrados (peixes sem maxila) xifosuros

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28 A era Paleozóica ( ma) Período Siluriano Primeiras plantas terrestres (samambaias), primeiros invertebrados terrestres (aranhas e centopéias) e peixes com maxilas Período Devoniano Terras se elevam e o clima começa a esfriar, extensos corpos de água doce, extinção em massa no final do período Primeiras árvores (gimnospermas) e estabelecimento de ambientes florestais, primeiros insetos e anfíbios

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30 A era Paleozóica ( ma) Período Carbonífero Quente e úmido, extensos pântanos, primeiros vertebrados terrestres (répteis) Período Permiano Maioria dos grupos atuais de insetos Maior extinção em massa no final - 85% das espécies marinhas, 70% vertebrados terrestres Impacto asteróide, atividade vulcânica ou mar estagnado - poluição atmosférica na forma de pó e partículas de enxofre esfria a terra, ou volumosas emissões de gases - efeito estufa prolongado

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32 Era Mesozóica (250-65ma) Período Triássico Terras altas, poucos mares rasos, clima quente e extensos desertos, flora dominada por Gymnospermas, com as angiospermas surgindo no fim do período, diversidade de vertebrados, primeiros mamíferos, primeiros dinossauros Extinção no final Período Jurássico Clima quente e estável, primeiras aves e insetos comedores de folhas, irradiação dos dinossauros

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34 Era Mesozóica (250-65ma) Período Cretáceo Angiospermas dominam os ambientes terrestres Extinção em massa no final 50 a 70% das espécies, incluindo os dinossauros

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36 Era Cenozóica (65ma-presente) Resfriamento Deriva continental e formação das calotas polares

37 Resumindo... Rota de Colonização: 1. Mar 2. Terra 3. Água doce

38 INTERVALO DE 20 MINUTOS

39 Relações entre os filos animais atuais

40 METAZOA Brusca e Brusca

41 Protistas CHOANOFLAGELLATA são grupo irmão de METAZOA

42 Evidências Esponjas têm coanócitos (células c/ colar) que são extremamente similares morfologicamente aos protistas coanoflagelados

43 Grupos basais

44 Grupos basais Esponjas (Filo Porifera) De todos os animais, são as que se aproximam mais de uma colônia de coanoflagelados Coanócito Sem sistema nervoso Sem sistema de simetria são assimétricas

45 Mas o que é simetria? Simetria refere-se ao modo como as partes do corpo estão organizadas ao redor de um eixo central

46 Tipos de simetria Organismos assimétricos não possuem plano de simetria corporal; nenhum eixo não produz metades iguais (simétricas) ameba

47 Tipos de simetria eixo atravessa o centro do corpo Simetria radial metades semelhantes divididas por mais de 2 planos que passam através do eixo longitudinal Anêmonas

48 Tipos de simetria Simetria bilateral apenas 1 plano divide o corpo em duas partes iguais - o plano sagital

49 Planos de simetria: 1. Plano sagital (existe apenas um) divide o corpo do animal em duas metades - direita e esquerda. 2. Plano frontal (perpendicular ao sagital) divide o corpo em duas metades - dorsal e ventral. 3. Plano transversal qualquer plano que corta através do corpo, de lado a lado anterior e posterior.

50 VOLTANDO ÀS ESPONJAS...

51 Grupos basais Esponjas (Filo Porifera) De todos os animais, são as que se aproximam mais de uma colônia de coanoflagelados Desenvolvem uma blástula, mas não passam pelo processo de gastrulação

52 Desenvolvimento embrionário Divisões Divisões Cavidade (blastocele) Zigoto celulares Clivagem celulares Mórula Blástula Blástula Clivagem (em corte) Gastrulação Folhetos germinativos Blastóporo Gástrula (em corte) Blastocele Intestino primitivo (arquêntero) Ectoderma Endoderma

53 Grupos basais Esponjas (Filo Porifera) De todos os animais, são as que se aproximam mais de uma colônia de coanoflagelados grau celular de organização

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55 Níveis de organização da complexidade animal Celular: agregado de células diferenciadas funcionalmente esponjas Tissular: organização de células semelhantes em camadas (tecidos) - Cnidaria Organogênico: agregação de tecidos para formar órgãos - Platyhelminthes Sistêmico: órgãos trabalham juntos para a execução de uma mesma função (sistemas) grande maioria dos animais

56 O que é um tecido? Conjunto de células semelhantes especializadas para o desempenho de uma função comum Constituídos de células + componentes não celulares (matriz extracelular) produzidos pelas células

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58 Grupos basais

59 Grupos basais Cnidários e Ctenóforos Com simetria (simetria radial) Com tecidos (com membrana basal e junções), mas sem órgãos Gastrulação Diploblásticos

60 Desenvolvimento embrionário Divisões Divisões Cavidade (blastocele) Zigoto celulares Clivagem celulares Mórula Blástula Blástula Clivagem (em corte) Gastrulação Folhetos germinativos Blastóporo Gástrula (em corte) Blastocele Intestino primitivo (arquêntero) Ectoderma Endoderma

61 cnidócito sensorial epitélio-muscular intersticial nervosa nutritivo-muscular

62 Grupos basais Cnidários e Ctenóforos Sistema nervoso com células nuas organizadas numa rede nervosa Locomoção através de contração muscular Alimentam-se de partículas grandes pequenos animais

63 Bilateria Animais com simetria bilateral

64 Conseqüências da bilateralidade: Cefalização c/ concentração das estruturas sensoriais Dorso c/ função protetora Ventre c/ função motora

65 Bilateria Protostomados e Deuterostomados

66 Animais triplobásticos - três folhetos embrionários ectoderme endoderme mesoderme Camada que surge entre a ectoderme e a endoderme, a partir de células embrionárias associadas à endoderme

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68 Animais Protostomados Animais Deuterostomados

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70 Bilateria Protostomados Lophotrochozoa Grupo formado em análises moleculares Larva trocófora ou lofóforo Lopho = lofóforo Troco = larva trocófora Zoa = animais

71 Larva trocófora

72 Bilateria Protostomados Platyhelminthes Lophotrochozoa Bilateria mais primitivos O ancestral dos Bilateria teria sido uma pequena espécie semelhante a um platelminto bentônico Corpos sólidos, formados por mais de uma camada de células Possuem tecidos e órgãos Sistema nervoso com cordões nervosos longitudinais embainhados

73 Bilateria Protostomados Ecdisozoa Grupo formado principalmente em análises moleculares Animais que mudam a cutícula pelo menos 1 vez durante a vida Ecdise = Muda Zoa = Animais

74 Bilateria Deuterostomados O blastóporo origina o ânus Origem enterocélica do mesoderma

75 Bilateria - Filo Chaetognatha São um enigma insertae sedis Características de proto e deuterostômios

76 Chaethognatha

77 Filogenias de Metazoa

78 Eernisse - morfologia Lophotrochozoa Ecdisizoa Deuterostomia

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80 Brusca & Brusca

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82 Por que as filogenias são diferentes? Caracteres utilizados Táxons utilizados Ferramentas de análise Homoplasias

83 Questão chave em sistemática: origem das semelhanças Será que a semelhança em uma dada característica reflete uma herança a partir de um ancestral comum ou são heranças independentes nas linhagens?

84 Homologia - origem comum foram herdadas do ancestral comum mais próximo

85 Matriz de caracteres Cladograma 1 = possui o caracter 0 = não possui

86 Homoplasia função comum semelhança não herdadas de um ancestral comum mais próximo

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88 Homoplasia Convergência características semelhantes surgiram independentemente em organismos não relacionados mesmas pressões seletivas Pedomorfose atinge a maturidade sexual precocemente, ainda no estágio larval - animais simples podem ter se originado de um ancestral mais complexo - simplicidade pode ser secundária

89 Filogenia que será seguida na disciplina

90 Bibliografia desta aula Barnes et al. (2008), cap. 2 Ruppert et al., caps. 4 (págs ) Hickmann, Roberts & Larson, cap. 2 (págs ) Halanych, K.M. (2004) The new view of animal phylogeny. Annual Review of Ecology and Systematics, 35:

91 Para a próxima aula Porifera Brusca & Brusca, caps. 6 e 7 Hickman et al., cap.12 Ruppert et al., cap. 5