Aula4_historia - ECOEVOL

História Evolutiva e Filogenia
de Metazoa
Os 6 reinos da vida
• Eubacteria
• Archaea
•
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•
•
Fungi
Protista
Plantae
Animalia (= Metazoa)
PROCARIOTOS
EUCARIOTOS
Diversidade zoológica
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•
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)*
* invertebrados
•21. Sipuncula (320)*
•22. Echiura (135)*
•23. Annelida (16500)*
•24. Onycophora (110)*
•25. Tardigrada (800)*
•26. Arthropoda (1.100.000)*
•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)
• 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?
Origem da multicelularidade
Nível
de O2
Acúmulo de O2
Tempo
Formação
da Terra
Primeiros
Primeiros
4,6 a 3,8 ba
procariotos
eucariotos
2,7 ba
2 a 1,4 ba
Vida
multicelular
600 ma
Como espécies
geneticamente distintas
se integram num único
indivíduo capaz de se
reproduzir?
Não há evidências
desse processo em
protistas atuais
Volvox: células
conectadas por pontes
citoplasmáticas; com
divisão de trabalho
História evolutiva e relações dos
animais com os demais reinos
multicelulares
Ruppert et al.
• Organismos multicelulares – animais,
fungos e plantas – são descendentes de
protistas
• Animais são mais proximamente
relacionados com fungos do que com
plantas
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
Pré-Cambriano
A época Ediacara e a origem dos animais
• Fósseis mais antigos de animais datam do período PréCambriano (~ 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
Época Ediacarana
Pré-cambriano
A era Paleozóica (570-250ma)
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
VIDEO
A era Paleozóica (570-250ma)
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
A era Paleozóica (570-250ma)
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
A era Paleozóica (570-250ma)
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
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
Era Mesozóica (250-65ma)
Período Cretáceo
• Angiospermas dominam os ambientes terrestres
• Extinção em massa no final – 50 a 70% das
espécies, incluindo os dinossauros
Era Cenozóica (65ma-presente)
• Resfriamento
• Deriva continental e formação das calotas polares
Resumindo...
Rota de
Colonização:
1. Mar
2. Terra
3. Água doce
INTERVALO
DE 20 MINUTOS
Relações entre os filos animais
atuais
METAZOA
Brusca e Brusca
Protistas CHOANOFLAGELLATA são grupo irmão
de METAZOA
Evidências
• Esponjas têm coanócitos
(células c/ colar) que são
extremamente similares
morfologicamente aos
protistas coanoflagelados
Grupos basais
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
Mas o que é simetria?
Simetria refere-se ao modo como as
partes do corpo estão organizadas ao
redor de um eixo central
Tipos de simetria
Organismos assimétricos – não possuem
plano de simetria corporal; nenhum eixo não produz
metades iguais (simétricas)
ameba
Tipos de simetria
Simetria radial – metades semelhantes
divididas por mais de 2 planos que passam
através do eixo longitudinal
Anêmonas
eixo atravessa o
centro do corpo
Tipos de simetria
Simetria bilateral – apenas 1 plano divide o
corpo em duas partes iguais - o plano sagital
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.
VOLTANDO ÀS ESPONJAS...
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
Desenvolvimento embrionário
Cavidade
Divisões
Divisões
celulares
celulares
Zigoto
Mórula
Clivagem
(blastocele)
Blástula
Clivagem
Folhetos
germinativos
Blástula
(em corte)
Blastocele
Intestino primitivo
(arquêntero)
Ectoderma
Endoderma
Gastrulação
Blastóporo
Gástrula
(em corte)
Grupos basais
Esponjas (Filo Porifera)
• De todos os animais, são as que se aproximam
mais de uma colônia de coanoflagelados
– grau celular de organização
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
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
Grupos basais
Grupos basais
Cnidários e Ctenóforos
•
•
•
•
Com simetria (simetria radial)
Com tecidos (com membrana basal e junções),
mas sem órgãos
Gastrulação
Diploblásticos
Desenvolvimento embrionário
Cavidade
Divisões
Divisões
celulares
celulares
Zigoto
Mórula
Clivagem
(blastocele)
Blástula
Clivagem
Folhetos
germinativos
Blástula
(em corte)
Blastocele
Intestino primitivo
(arquêntero)
Ectoderma
Endoderma
Gastrulação
Blastóporo
Gástrula
(em corte)
cnidócito
sensorial
epitélio-muscular
intersticial
nervosa
nutritivo-muscular
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
Bilateria
Animais
com
simetria
bilateral
Conseqüências da bilateralidade:
Cefalização c/
concentração das
estruturas sensoriais
Dorso c/ função protetora
Ventre – c/ função
motora
Bilateria
Protostomados e
Deuterostomados
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
Animais Protostomados
Animais Deuterostomados
Bilateria Protostomados
Lophotrochozoa
•
•
Grupo formado em análises moleculares
Larva trocófora ou lofóforo
•
•
•
Lopho = lofóforo
Troco = larva trocófora
Zoa = animais
Larva trocófora
Bilateria Protostomados
Lophotrochozoa
Platyhelminthes
•
•
•
•
•
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
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
Bilateria Deuterostomados
•
•
O blastóporo origina o ânus
Origem enterocélica do mesoderma
Bilateria - Filo Chaetognatha
•
•
São um enigma – insertae sedis
Características de proto e deuterostômios
Chaethognatha
Filogenias de Metazoa
Lophotrochozoa
Ecdisizoa
Deuterostomia
Eernisse - morfologia
Brusca & Brusca
Por que as filogenias são
diferentes?
•
•
•
•
Caracteres utilizados
Táxons utilizados
Ferramentas de análise
Homoplasias
• 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?
• Homologia - origem comum – foram
herdadas do ancestral comum mais próximo
Matriz de caracteres
1 = possui o caracter
0 = não possui
Cladograma
• Homoplasia – função comum – semelhança
não herdadas de um ancestral comum mais
próximo
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
Filogenia que
será seguida na
disciplina
Bibliografia desta aula
• Barnes et al. (2008), cap. 2
• Ruppert et al., caps. 4 (págs. 81-87)
• Hickmann, Roberts & Larson, cap. 2 (págs.
29-32)
• Halanych, K.M. (2004) The new view of
animal phylogeny. Annual Review of
Ecology and Systematics, 35: 229-256
Para a próxima aula
Porifera
• Brusca & Brusca, caps. 6 e 7
• Hickman et al., cap.12
• Ruppert et al., cap. 5