Vertebrados: características, classificação, sistema nervoso, digestivo, reprodução
Os vertebrados (Vertebrados) são um grupo de animais caracterizado pela presença de um esqueleto composto de vértebras e uma caixa craniana com funções protetoras. Neste grupo, encontramos mais de 60.000 espécies.
Consiste em peixes e tetrápodes: anfíbios, répteis, aves e mamíferos - incluindo nós humanos. Dentro dessas linhagens encontramos uma grande diversidade, em termos de padrões corporais, fisiológicos, métodos de locomoção, alimentação, entre outros.
A origem dos vertebrados é assunto de importante discussão entre os biólogos evolucionistas. Há uma série de fósseis que nos permitem traçar sua história evolutiva. Por exemplo, o pequeno organismo Haikouella lanceolata é uma criatura que se parece com um peixe hoje. Paleontologistas propõem que esse fóssil é o táxon irmão dos vertebrados.
Além disso, existem outras especulações relacionadas à origem do grupo. Alguns pesquisadores propõem que os vertebrados podem se originar de protocordados. O registro fóssil parece apoiar essa teoria.
Características diagnósticas dos cordados
O Subfilo Vertebrado apresenta uma série de características que permitem diferenciá-los dos invertebrados. O Subfilo Vertebrata está incluído no Phylum Chordata, por isso apresenta as características diagnósticas desse grupo: notocorda, cordão nervoso dorsal tubular, faríngeo, endostil e cauda pós-anal.
Essas cinco características são encontradas em alguns estados embrionários. Em alguns casos, eles podem aparecer modificados e também é comum que desapareçam à medida que o animal se desenvolve.
Notocorda
A notocorda é uma estrutura que se parece com uma cana, é flexível e se estende por todo o corpo. Ele fornece um local de ancoragem para a musculatura e, graças às suas propriedades, permite movimentos de onda do organismo. Nos vertebrados, a notocorda é substituída.
Cordão nervoso dorsal
O cordão do nervo dorsal é típico desse grupo - nos invertebrados o encontramos em posição ventral. Isto é protegido pelos arcos neurais das vértebras. Da mesma forma, o cérebro é protegido por um crânio.
Fissuras Faríngeas
As fissuras faríngeas funcionam nos grupos primitivos como um filtro que permite a alimentação. Nos peixes, essa estrutura é vascularizada e permite a troca gasosa, formando as brânquias.
Endostil
O endostil está localizado na base da faringe e, nos vertebrados, foi transformado na glândula tireóide.
Pós-cola
A cauda pós-anal, juntamente com a musculatura, contribui para o movimento dos cordados basais. Propõe-se que evoluiu em favor das pressões seletivas que uma vida aquática supõe. Nos humanos, só o encontramos como um pequeno órgão vestigial: o cóccix.
Características gerais dos vertebrados
Tecidos epidérmicos
O tegumento dos vertebrados tem duas divisões claras: uma epiderme externa que, embriologicamente derivada do ectoderma e uma derme interna, formando tecido conjuntivo derivado do mesoderma.
Nos vertebrados há uma série de modificações muito heterogêneas nos tecidos externos, como a presença de escamas, penas, garras, entre outros.
Mamíferos são particularmente distinguidos pela presença de cabelos e tecido glandular. Este último é responsável pela secreção de substâncias e hormônios, que participam diretamente da fisiologia do indivíduo e no processo de reprodução e escolha do parceiro.
Esqueleto
O nome do grupo vem dessa característica distintiva: a presença de vértebras. Além destes, os vertebrados possuem uma caixa craniana com funções de proteção derivadas principalmente das células da crista neural.
A única exceção à presença de vértebras é um grupo primitivo de peixes conhecido popularmente como bruxas ou mixines.
Sistemas
Nos vertebrados, podemos distinguir uma série de sistemas complexos que orquestram os mecanismos fisiológicos que ocorrem dentro do organismo.
O sistema muscular permite movimentos e é caracterizado por segmentos musculares ou mímeros em forma de zigomático. No grupo, eles encontraram uma grande variedade de mecanismos de locomoção, de modo que os músculos são modificados para atender às demandas do animal.
O sistema nervoso é composto de um cérebro dividido em três partes e dez ou doze pares de nervos cranianos.
O sistema digestivo permite a absorção de nutrientes. Neste sistema, a presença de um fígado e um pâncreas pode ser claramente distinguida. Este sistema, juntamente com o sistema nervoso, será descrito em profundidade nas seções seguintes.
O sistema circulatório é composto de um coração ventral constituído por uma série de câmaras que bombeiam fluido por todo o corpo. Além disso, eles apresentam uma série de vasos chamados artérias, veias e capilares que mediam o fluxo sanguíneo. Os eritrócitos contêm hemoglobina - uma proteína responsável pelo transporte de oxigênio - no interior.
Genes Hox
Embora as características morfológicas sejam muito úteis para distinguir esse grupo, há várias peculiaridades em nível molecular que, de acordo com estudos, são exclusivas dos vertebrados.
Os genes Hox são uma família de genes responsáveis pelo controle do padrão específico das estruturas do corpo. Estes são organizados em complexos gênicos e exibem várias características muito peculiares: há uma correlação perfeita na ordem dos genes com a localização anterior e posterior dos produtos do gene do embrião.
O estudo desses genes é fundamental na biologia evolutiva do desenvolvimento e, graças à sua descoberta, algumas teorias que pretendem explicar a origem dos vertebrados foram propostas.
Genes Hox foram encontrados em todos os metazoários, porém em vertebrados esse grupo de genes passou por um processo de duplicação. Portanto, encontramos apenas uma cópia dos genes Hox em invertebrados, enquanto nos primeiros vertebrados encontramos quatro cópias.
Propõe-se que esta nova invenção genética dê origem a um desenvolvimento na complexidade do mundo animal.
Classificação
A classificação dos vertebrados, segundo Hickman (2007), é a seguinte: O subfilo vertebrado pertence ao filo cordão.
O Subfilo compreende duas superclasses: o Agnata e a superclasse Gnathostomata. Os agnatos são peixes sem mandíbula e, por sua vez, compreendem duas classes: Myxini, conhecido como peixe-bruxa e Petromyzontida, comumente chamado de lampreias.
A superclasse Gnathostomata compreende o grupo de peixes com mandíbulas e com apêndices pares. As demais classes de vertebrados pertencem a essa superclasse.
Classe Chondrichthyes: tubarões e raias
A classe Chondrichthyes inclui quase 1.000 espécies de arraias, quimeras e tubarões. O grupo é caracterizado pela presença de um esqueleto cartilaginoso e uma válvula espiral no intestino. Não há bexiga natatória, em vez disso, use óleos menos densos do que a água para incentivar a flutuação
Classe de Actinopterygii e Sarcopterygii: peixe
Nesta seção, discutiremos as duas classes que correspondem na terminologia popular, o "peixe".
A classe Actinopterygii tem um esqueleto ossificado e uma única abertura braquial coberta por uma estrutura chamada opérculo. Existem até alelos que são suportados por uma série de raios dérmicos.
A bexiga natatória constitui um órgão de flutuação hidrostática. Existem aproximadamente 27.000 espécies nesta classe.
Por outro lado, a classe Sarcopterygii inclui os peixes finned. Como na aula anterior, eles apresentam um esqueleto ossificado e uma abertura branquial coberta por um opérculo.
As barbatanas são a característica mais marcante desta linhagem, elas têm um esqueleto e uma musculatura interna. A barbatana caudal é difícil. O grupo parafilético se não incluirmos os tetrápodes.
Classe de anfíbios: rãs, salamandras e cecílias
Os anfíbios são a linhagem que conecta um estilo de vida tanto aquático quanto terrestre. Eles são organismos ectotérmicos, a respiração ocorre através dos pulmões ou troca gasosa mediada pela pele. A pele é úmida, tem glândulas mucosas e não possui nenhum tipo de escamas.
O sistema excretor é formado por rins mesonéfricos ou opistonéfricos e o resíduo nitrogenado é a uréia.
Quanto aos sentidos, os anfíbios possuem uma membrana timpânica e uma columela que transmite vibrações no ambiente ao ódio interno. Para o olfato, eles têm um epitélio olfativo dentro da cavidade nasal. Além disso, eles têm um sistema de lentes que lhes permite uma visão aérea.
Os grupos mais conhecidos são sapos e salamandras. Note que o termo sapo e sapo não tem validade taxonômica, o primeiro refere-se a um anfíbio com pele e corrói com as verrugas, enquanto os sapos são geralmente graciosos e coloridos.
O último grupo são os cecilianos. É pouco conhecido e é composto por organismos cuja morfologia se assemelha a um verme. Eles têm um estilo de vida subterrâneo.
Synapsids, diapsids e anapsids
Antes de descrever as classes Reptilia, Birds e Mammalia, é necessário mencionar como esses organismos são classificados de acordo com seu crânio.
Essas categorias são baseadas no número de "buracos" (fenestra) na região temporal do crânio. A condição ancestral é a anápsida, que não tem aberturas temporárias. Além disso, as condições derivadas destes são os sinapsídeos e os diapsídeos, com uma e duas aberturas, respectivamente.
Tartarugas atuais são consideradas anápsidas, mas esse caráter parece ser o produto de uma reversão.
Os diapsídeos são representados por vários grupos vivos, principalmente pelos grupos considerados répteis, com exceção das tartarugas.
Os lepidossauros incluem a maioria dos répteis e os arcossauros incluem os dinossauros, pterossauros e os atuais crocodilos e pássaros. A posição das tartarugas é um assunto de controvérsia. Finalmente, os sinapsídeos incluem os mamíferos atuais e seus ancestrais extintos.
Classe Reptilia: tartarugas, lagartos, tuataras, cobras e crocodilos.
Os répteis são um grupo de ectotérmicos tetrápodes que respiram pelos pulmões. Neste grupo, ocorreu uma inovação evolucionária transcendental que tornou possível livrar-se da dependência da água e acessar a vida na terra: o ovo amniótico.
Este ovo tem uma cobertura calcária ou coriácea. Tem uma série de membranas: o âmnio, o córion, o saco vitelino e o alantoide.
O sistema de excreção é formado por um par de rins metanéfricos, cujo principal resíduo nitrogenado é o ácido úrico.
Geralmente a fertilização é interna e neste grupo aparecem estruturas especializadas para o processo de copulação, como pênis e hemipenes.
A pele dos répteis é seca e possuem uma série de escamas derivadas da epiderme. No caso de não incluir as aves, o grupo é parafilético.
Além dos grupos atuais, os répteis são amplamente conhecidos pelo grupo extinto mais famoso: os dinossauros colossais - um grupo que deu origem às aves atuais.
Classe de pássaro
Aves são organismos cuja morfologia e fisiologia estão plenamente adaptadas aos meios de locomoção aérea. Eles são caracterizados por um esqueleto de luz com ossos entediados, criando cavidades de ar. Os membros da frente são modificados para o voo. O corpo está coberto de penas e as pernas têm escamas.
As aves, como os mamíferos, são capazes de regular a temperatura corporal. Para esta característica, endotermos são considerados. No entanto, essa característica não é homóloga entre essas linhagens - foi adquirida de forma convergente.
Quanto à sua anatomia, caracterizam-se por apresentar um pescoço longo na forma de S, a mandíbula sofreu um processo de queratinização e forma um bico, sem dentes. A cauda é reduzida a um pygostyl.
Os sexos são separados. Para a reprodução, as fêmeas têm apenas um ovário funcional - o esquerdo. As gônadas geralmente esvaziam seu conteúdo em esgotos, embora existam alguns grupos com um órgão copulatório: o pênis. Fertilização ocorre internamente.
Em relação ao comportamento, as aves geralmente apresentam um sistema de cuidado parental, onde ambos os pais contribuem para a educação da prole. Na verdade, esse grupo investe muito tempo e energia na educação de seus filhos.
Mamíferos: mamíferos
Mamíferos são vertebrados endotérmicos que possuem duas características principais de diagnóstico: a presença de pêlos e glândulas mamárias.
Além das glândulas secretoras do leite, elas possuem outras glândulas capazes de secretar várias substâncias, como suor, gordura, entre outras.
Quanto ao esqueleto, os mamíferos têm um crânio com dois côndilos occipitais e um palato secundário, o ouvido médio tem três ossículos envolvidos na transmissão do som, sete vértebras cervicais e um osso pélvico fundido.
Os dentes são heterodontos, o que indica que nem todos são iguais: imaginam os dentes de um crocodilo, comparados com os dentes do humano, claramente diferenciados em molares, pré-molares, caninos e incisivos. O osso da mandíbula inferior é fundido em um: o dentário.
O sistema excretório é formado de rins metanéfricos com uretras que geralmente terminam em uma bexiga.
Eles são classificados na subclasse Prototheria, onde na ordem Monotremata é o ornitorrinco e a equidna. A subclasse Theria inclui a infraclase Metatheria, que é constituída pelos marsupiais.
A Eutheria infraclase inclui todas as ordens de mamíferos placentários: Ordem Insectivora, Macroscelidea, Desmoptera, Chiroptera, Scandentia, Primatas, Xenarthra, Pholidota, Lagomorpha, Rodentia, Carnivora, Tubulidentata, Proboscidea, Hyracoidea, Sirenia, Perissodacyla, Artiodactyla, Cetacea,
Sistema nervoso
A unidade básica do sistema nervoso são os neurônios. Essas células têm a capacidade de serem excitadas e conduzir os impulsos elétricos necessários. O sistema é dividido em sistema nervoso central e sistema nervoso e periférico.
Nos vertebrados, os processos nervosos ocorrem por meio dos nervos, que são basicamente um conjunto de axônios de neurônios rodeados por tecido conjuntivo.
A complexidade do órgão principal - o cérebro - varia à medida que nos movemos através de grupos de peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos. Os últimos exibem uma complexidade notável na referida estrutura.
Quanto aos sentidos, cada linhagem desenvolveu suas particularidades. As aves, por exemplo, têm um excepcional sentido de visão, sendo capazes de visualizar suas presas a partir de distâncias surpreendentes.
Mamíferos têm um epitélio olfativo altamente desenvolvido que os ajuda a explorar seu ambiente e também participa de interações sociais.
Sistema digestivo
Em termos gerais, o sistema digestivo dos vertebrados é composto das seguintes partes:
Um órgão receptor da comida, que constitui as partes da "boca". Participa na destruição do alimento em partículas menores. Além disso, em alguns casos existem glândulas que secretam saliva e participam da digestão enzimática dos carboidratos.
Em seguida, segue um conduto, o esôfago, que é responsável pelo transporte de alimentos para o estômago, onde será misturado com uma série de enzimas e sucos gástricos. O pâncreas participa na secreção de enzimas.
Nas aves há uma estrutura chamada cultura, seguida de uma moela - essa estrutura é muscular e, em muitos casos, é assistida por pequenas rochas.
Este sistema é seguido por órgãos relacionados à absorção de nutrientes: o intestino delgado. Da mesma forma, a absorção de água ocorre no intestino grosso, onde os sólidos são concentrados. Os produtos residuais são expelidos através de uma abertura.
Reprodução
Nos vertebrados, a reprodução é predominantemente do tipo sexual e os sexos são separados. Peixes e tubarões podem ser ovíparos, ovovivíparos ou vivíparos. Em algumas espécies, o desenvolvimento direto da prole pode ocorrer.
A fecundação é geralmente interna (nos grupos basais a externa é comum) e a partir dos répteis começamos a observar órgãos especializados para a cópula, como os pênis e hemipenes onde termina o conteúdo das gônadas.
Se não houver órgãos especializados, o fenômeno ocorre em um esgoto - como na maioria das aves.
Respirando
Nos peixes, a respiração ocorre através do sistema branquial que lhes permite extrair oxigênio da água. Anfíbios são capazes de respirar através da pele ou podem fazê-lo através de pulmões tipo bolsa, embora, ao contrário de nossos pulmões, eles são inflados por uma pressão negativa.
Da mesma forma, os répteis respiram pelos pulmões, exatamente como os mamíferos. As aves, possuem um sistema parabronquico especial que permite atender às demandas de alta energia do vôo.
Exemplos de animais vertebrados
Como vimos na classificação dos vertebrados, isso constitui um grupo grande e heterogêneo de animais.
Geralmente estamos em contato diário com eles, seja como animais de estimação ou como companheiros. Além disso, eles fazem parte da nossa dieta.
Peixes
Tudo o que conhecemos como "peixe" são vertebrados. Estes são encontrados em corpos de água doce e salgada.
Anfíbios
Os anfíbios vivem em ambientes terrestres, mas estão ligados à água por sua reprodução. Os mais populares são os sapos e sapos que são comumente encontrados em lagoas e lagoas. Salamandras e cecílias são mais difíceis de encontrar na vida diária.
Répteis
Os répteis incluem as tartarugas, a grande variedade de lagartos, cobras, crocodilos, entre outros. O grupo de gigantescos dinossauros que habitaram a terra por milhares de anos é classificado como réptil.
Aves
O grupo de aves inclui uma grande variedade de espécies. Eles têm a capacidade de voar, embora alguns grupos, como pinguins e avestruzes, tenham modificado sua maneira de viajar.
Mamíferos
Finalmente, temos mamíferos. Um grande grupo que exibe uma enorme diversidade morfológica. Só para mencionar alguns deles temos baleias gigantescas, pequenos roedores e imponentes morcegos.
Origem dos Vertebrados
Existem várias teorias que buscam explicar a origem desse grupo. Um dos mais destacados é a hipótese de Walter Garstang. Em 1928, este pesquisador, originalmente da Inglaterra, propôs que uma ancestral linhagem de cordados reteve sua aparência juvenil.
Os cordados se diversificaram muito cedo no curso da evolução. Essa dicotomia levou ao surgimento das seguintes linhagens: os urocordados sedentários (chamados de ascídias) e os cefalocordados e vertebrados móveis.
A teoria enfoca os urocordados. Embora as formas simples e sésseis desses organismos não pareçam um candidato promissor para ser considerado o ancestral dos cordados, sua forma juvenil - a larva - é.
A larva dos urocordados apresenta todas as características adequadas para ser um vertebrado ancestral: possui uma notocorda, um cordão nervoso dorsal e oco, fendas faríngeas e uma cauda pós-anal.
A hipótese propõe que, em algum momento da evolução do grupo, as larvas perderam a capacidade de cumprir sua metamorfose. Assim, esta larva é sexualmente madura, mas com características juvenis foi capaz de reproduzir e gerar uma nova linhagem de cefalobonia e vertebrados.
