Invertebrados BIZ 0213 Aula 01 Introdução e origem dos Metazoa Prof. André C. Morandini Metazoa - definição Metazoa x Protozoa animais ulteriores x primeiro animal Eucariotos móveis, multicelulares (?), heterotróficos...maior tamanho, Polarização corpórea (eixo ântero-posterior) História dos Metazoa Aristóteles de Stagira (384-322 a.c.) Sugestão de uma Scala Naturae à relacionada ao grau de perfeição História dos Metazoa Carolus Linnaeus (1707-1778) Reino Animalia (Linnaeus, 1735) à do Gr. Anima, alma ANIMALIA organisatione viva, nervis sentiunt, percipiunt, seque ex arbitrio movent motu possibili organização viva, nervos que sentem, percebem, ao seu arbítrio segue os movimentos possíveis Reino Plantae (Linnaeus, 1735) objetos naturais que crescem, vivem e não sentem Reino Mineral (Linnaeus, 1735) objetos naturais que crescem, não vivem ou sentem 1758 4.162 spp em 3 divisões (Vermes, Insecta, Vertebrata) Essência dos seres, Hierarquia em rankings, Tipologia Plano Básico metazoário Simetria Células funcionalmente especializadas ( Protista) Camadas de células especializadas (= tecidos) Pelos menos duas (epitelial e conjuntivo) Epitélio células juntas formando camada cobre o corpo ou forra cavidades com cutícula e lâmina basal moléculas de adesão celular à integrinas (lâmina basal) e caderinas (entre céls) geralmente ciliados Tecido conjuntivo células soltas em MEC MEC de diferentes proteínas (colágeno) Pode formar esqueleto (exo e endo) Plano Básico metazoário Reprodução assexuada (clonal) fragmentação, fissão, brotamento, partenogênese Reprodução sexuada espermatozóide e óvulo (fecundação) à zigoto interna x externa (ambiente) Embriologia Quantidade de vitelo (macrolécitos x mesolécitos x microlécitos) Clivagem holoblástica (total) x meroblástica (região específica) Clivagem radial x espiral Gastrulação (início da morfogênese) à Ontogenia Tipos de Clivagem Dois tipos básicos: espiral e radial, com variações 1/6
Tamanho Relação área x volume (A:V) Aumento de área (r2); aumento de volume (r3) à importante no desenvolvimento de Metazoa Difusão à sistema circulatório Metabolismo à geralmente aumenta com tamanho animal 10.000 células consome mais que 1 protista mas produz 10.000 vezes mais energia Metazoa propostas filogenéticas SINAPOMORFIAS Choanoflagellata 1) anel de microvilosidades formando colarinho Metazoa FILOGENIA BASAL DOS METAZOA Choanoflagellata Metazoa Epitheliozoa Eumetazoa Triploblastia Porifera Placozoa Cnidaria Ctenophora Bilateria Metazoa propostas filogenéticas SINAPOMORFIAS 1) multicelularidade (oriunda do zigoto e gastrulação), com diferenciação de células somáticas 2n (p. ex. relacionadas à função digestiva ou glandular) 2) matriz extra-celular com glicoproteínas da família do colágeno [?PL,?CH] 3) especialização das células reprodutoras (espermatozoides e óvulos) Multicelulares, gonocóricos, (aquáticos?) com células 2n. Meiose gamética: ovócito e espermatozóide haplóides. Ovogênese - 1 óvulo + 3 corpúsculos polares. Espermatogênese - 4 espermatozóides. Espermatozóide - cabeça c/ várias vesículas acrossômicas; peça intermediária c/ 4 mitocôndrias + 2 centríolos; cauda c/ microtúbulos 9x2 + 2. Fecundação externa, ao acaso. Zigoto diplóide. Estruturas de adesão entre células. Matriz extraceluar (MEC) com fibras colágenas. Clivagem radial até a fase de blástula. Adulto bentônico (= blastéia ou plâcula ) Cél. somáticas: monociliadas ext. + totipotentes inter. 2/6
Teorias clássicas - origem dos Metazoa TEORIA SINCICIAL (Hadzi, 1953) - Protista ciliado multinucleado torna-se bêntico - Ancestral semelhante a um acelo Hadzi, J. 1953. An attempt to reconstruct the system of animal classification. Systematic Zoology, 2: 145-154. Teorias clássicas - origem dos Metazoa TEORIA COLONIAL (Haeckel, 1874) - Blastéia (protista colonial flagelado, como uma celoblástula) à invaginação à eixo ântero-posterior e células com funções somáticas e reprodutivas - Ancestral semelhante a uma plânula (gastréia) TEORIA COLONIAL MODIFICADA (Metschnikoff, 1883) - Invaginação é por ingressão e Gastréia é sólida Diversidade Biológica Metazoa # estimativas até 30 ou mesmo 100-200 milhões de espécies de animais # 10000-13000 espécies descritas / ano # necessários 2000 8000 anos # níveis de extinção cada vez mais elevados Arthropoda (82%) Mollusca (7%) Chordata (3,7%) Nematoda (1,8%) Platyhelminthes (1,7%) Annelida (1,2%) Cnidaria (0,8%) Outros 24 filos (0,6%) Echinodermata (0,5%) Porifera (0,4%) Ectoprocta (0,3%) PALEONTOLOGIA Idade mínima de surgimento dos grupos Origem dos Metazoa 3/6
Invertebrados BIZ 0213 Aula 01 Porifera Prof. André C. Morandini Afinal, quem são os Porifera? # Animais bentônicos, sésseis, e na maioria marinhos Comuns em costões rochosos, sobre pedras e em fendas Nome comum = ESPONJAS Porifera Latim: porus = poro; ferre = portador # Organização a nível celular, s/ tecidos verdadeiros, s/ membrana basal # Presença de sistema de canais, coanócitos # Exclusivamente aquáticos (marinhos e água doce) Cerca de 10.000 spp em 3 classes ~344 spp no Brasil Importância esponjas de banho à Demospongiae Spongiidae passado: Flórida (1900: 156 ton, US$ 4/kg), Caribe, Tunísia hoje à Mediterrâneo à 10% de 1930 (US$ 16-86/kg) raras espongioculturas - cadeias tróficas das águas doces à alimento exclusivo de alguns peixes ("cascudo chita" Hipostomus regania e o "cascudo abacaxi" Megalancystrus aculeatus): Oncosclera navicella - jazidas de espongilitos (NW SP) à utilização em cerâmicas mais nobres (e.g., chips de computador, por exemplo e, talvez fibras óticas): Oncosclera, Uruguaya, Trochospongilla e Drulia - defesas de natureza química à compostos tóxicos à podem causar dermatites em seres humanos: Tedania, Neofibularia - indicadoras ambientais de poluição: sensíveis a suspensão - resistentes a hidrocarbonetos e metais pesados - relacionadas à bioerosão à degradação de conchas e corais (reciclagem de CaCO3) nos recifes - compostos de interesse comercial (e.g., antibacteriana, antifúngica, antiviral, HIV, antimitótica, antiinflamatória, antitumoral, anti-fouling, citotóxicos) e.g. à Roche, SeaPharm, PharmaMar, Astra Phamaceuticals, Porifarma - Avarol (Dysidea avara), Contignasterol (Petrosia contignasta), Spongotimidina (Tectitethya crypta) à Aciclovir, Cytosar, AZT Entretenimento infantil com transmissão de conhecimento biológico Como estão organizados? Sistema aqüífero e natureza totipotente das células Parede do corpo Sistema aqüífero Entrada e saída de água Organização do sistema aqüífero Tipos morfológicos baseados na complexidade do sistema de canais: Asconóide, Siconóide, Leuconóide, + outros tipos (Sileibide, Solenóide) Asconóide Limitações ao tamanho Óstio à à Átrio à à Ósculo Organização do corpo 4/6
Organização do corpo Siconóide Aumento de área através do dobramento Diferentes graus de elaboração Poro dérmico à Canal inalante à Prosópila à Canal radial (câmara flagelada) à Apópila à Átrio à à Ósculo Organização do corpo Leuconóide Aumento de área através de dobramento adicional Aumento do número e diminuição das câmaras flageladas Poro dérmico à Canal inalante à Prosópila à Câmara flagelada à Apópila à Canal exalante à Ósculo Bombeamento de água Movimentação da água dependente dos flagelos dos coanócitos Importante para todas as funções vitais: alimentação, respiração, excreção, reprodução, etc... Tipos celulares Porócitos: Cilíndricas, contráteis (circulação de água) Mesohilo: Matriz gelatinosa protéica + elementos esqueléticos e amebócitos (preenchimento) Amebócito: Diversos tipos celulares à a) arqueócitos: céls grandes, móveis, totipotentes (repr. assex e sex., digestão, transporte, excreção de amônia) b) colêncitos: fixas (secreção MEC & fibras colágenas) c) lofócitos: grandes (colágeno fibrilar) d) espongiócitos: (espongina) e) esclerócitos: (secreção de espículas de CaCo3 e SiO2) Pinacócitos: achatadas, freqüentemente sobrepostas, revestimento interno e externo (proteção, alimentação, fixação por basopinacócitos) Miócitos (pinacócitos?, também no mesohilo): células alongadas com fibrilas contráteis de actina e miosina, agrupadas concentricamente ao redor do ósculo e canais maiores (efetores independentes que não respondem a estímulos elétricos) Fisiologia - Dependente da corrente de água: excreção, alimentação, trocas gasosas - Ausência de respostas nervosas Nutrição - partículas maiores (Ø 5-50 µm): pinacócitos dos canais inalantes ou por arqueócitos amebóides - partículas menores (<1,5 µm): coanócitos à arqueócitos (digestão em vacúolos digestivos) endopinacócitos também fagocítica - Pinocitose de DOM Exceção Asbestopluma (Demospongiae Cladorhizidae) cavernas no Mediterrâneo ou grandes profundidades Reprodução assexuada - Assexuada: regeneração, formação de brotos, gêmulas Gêmulas Massa de arqueócitos, envolvida por amebócitos que secretam espongina e espículas Comum nas spp. água doce, mas ocorre nas marinhas também Reprodução sexuada hermafroditas x dióicas - Gametas se originam de arqueócitos ou de coanócitos - Liberação de espermatozóides na água, adentram esponjas - Desenvolvimento larval no interior do parental ou na água - Clivagem total (= ou ) - Larva parenquímula e anfiblástula 5/6
Classificação Bergquist, 1978 Subfilo Cellularia Classe Calcarea (espículas CaCo3, s/ mega x microscleras,1, 3 ou 4 raios, AS/SI/LE, marinhas) Classe Demospongiae (espículas silicosas, não com 6 raios, espongina, LE, mar/doce) Subfilo Symplasma Classe Hexactinellida (espículas silicosas 6 raios, LE, marinhas) Ruppert & Barnes, 1994 Classe Calcarea (=Calcispongiae) Classe Demospongiae + Classe Sclerospongiae Classe Hexactinellida (=Hyalospongiae) Ax, 1996 Calcarea Silicea Demospongea Hexactinellida http://acd.ufrj.br/labpor/ Ax, P. 1996. Multicelular animals: a new approach to the phylogenetic order in nature. Vol. I, Springer Verlag, 225p. Barnes, R.S.K.; P. Calow; P.J.W. Olive; D.W. Golding & J.I. Spicer, 2008. Os invertebrados. Uma síntese, 2ª ed. São Paulo, Atheneu Editora, 495p. Bergquist, P. 1978. Sponges. University of California Press,. 268 p. Brusca, R.C. & G.J. Brusca, 2007. Invertebrados. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 968p. Hooper, J.N.A., 2000. Sponguide. Guide to sponge collection and indentification. Available on-line at: http://www.qmuseum.qld.gov.au/organisation/sections/sessilemarineinvertebrates/index.asp Maldonado, M., 2012. Metazoos. In: Vargas, P. & Zardoya, R. (eds), El árbol de la vida: sistemática y evolución de los seres vivos. 159-177. Morandini, A.C.; M.R. Custódio & A.C. Marques, 2016. Phylum Porifera and Cnidaria. In: Gopalakrishnakone, P. et al. (eds), Marine and freshwater toxins, Dordrecht, Springer, 287-316. Nielsen, C. 2012. Animal Evolution: interrelationships of the living Phyla. 3 rd Ed. Oxford University Press, 402p. Ruppert, E.E.; R.S. Fox & R.D. Barnes, 2005. Zoologia dos invertebrados. Uma abordagem funcionalevolutiva. Roca, 1145p. Valentine, J.W. 2004. On the origin of phyla. University of Chicago Press, 614p. Willmer, P. 1990. Invertebrate Relationships. Patterns in animal evolution. Cambridge University Press, 400p. 6/6