Diapositiva 1 - Eva - Universidad de la República

CURSO DE BIOLOGÍA
ANIMAL
CIO – Licenciatura en
Gestión ambiental
Alvar Carranza
Profesor Adjunto
Polo de Desarrollo Universitario "Grupo de Investigación y formación de recursos humanos en biodiversidad"
Centro Universitario Regional Este - CURE
Sede Maldonado
Universidad de la República Oriental del Uruguay
1.- Introducción y
conceptos generales de
los animales
Alvar Carranza
Profesor Adjunto
Polo de Desarrollo Universitario "Grupo de Investigación y formación de recursos humanos en biodiversidad"
Centro Universitario Regional Este - CURE
Sede Maldonado
Universidad de la República Oriental del Uruguay
Estructura de la presentación
1
2
3
4
5
6
7
Desarrollo de la biología animal
¿Qué es la vida?
¿Qué es una especie?
¿Qué es un animal?
Origen y evolución de los animales
Teoría de la Evolución
Clasificación y sistemática del reino animal
Desarrollo de la biología animal
1
Biología animal:
• La biología (del griego "βιος" bios = vida y "λογος" logos = estudio)
tiene como objeto de estudio a la vida, o más exactamente, a los
fenómenos vitales (génesis, nutrición, desarrollo, reproducción,
patogenia, etc.).
1
Zoología:
• Rama de la Biología que estudia el Reino Animal (Metazoa)
incluyendo entre otros aspectos la clasificación, desarrollo,
anatomía, evolución, ecología y distribución de los animales, tanto
vivos como extintos
1
Zoología:
• Zoología:
• Es el estudio científico de la vida animal; gr. Zôon, animal + logos,
tratado, estudio
1
Breve historia:
• Aristóteles (s. IV a. C.) coloca la
piedra angular de la verdadera
Zoología, describiendo y ordenando
los animales .
• En su Historia Animalium (343 ac)
recopiló todos los datos conocidos
acerca de aproximadamente 500
animales, e ideó el primer sistema de
clasificación conocido.
1
Breve historia:
Sistema de Aristóteles:
Animales con sangre (enaima)
• Cuadrúpedos vivíparos (mamíferos)
• Cuadrúpedos ovíparos (reptiles y anfibios)
• Aves
• Peces
Animales sin sangre (anaima)
• Moluscos, que correspondían únicamente a los actuales cefalópodos
• Malacostráceos, que comprendían la mayor parte de
los crustáceos superiores
• Eutoma, que incluía los gusanos y los insectos
• Ostracodermos, que reunían todos los animales provistos de
caparazón como bivalvos, gasterópodos, equinodermos, etc.
1
Breve historia:
• Plinio el viejo: (23/24 - 79 dC), Historia Naturalis, consta de 37
libros. Esta obra, la primera enciclopedia de la historia, abarcaba
el saber de toda su época en campos como la física, la astronomía,
la geografía, la botánica, la zoología y la medicina. Plinio recogió el
saber de más de 400 obras griegas y romanas.
1
Esciápodo
1
Breve historia:
• La Edad Media no representó ningún
avance en el conocimiento zoológico.
• La obra zoológica más notable procede de
la España musulmana, data del siglo X y
se debe a Maslama alMayriti: Tratado de
la generación de los animales.
• En el siglo XIII, la figura más importante
es Alberto Magno, que señaló las
diferencias entre insectos y arácnidos y
contribuyó a eliminar los aspectos
fantásticos, mitológicos y simbolistas que
habían sido introducidos en siglos
anteriores.
1
Breve historia:
• En el Renacimiento tiene
lugar un impulso renovador de la
zoología , ligado al
descubrimiento de las faunas
exóticas por las grandes
exploraciones geográficas.
1
Breve historia:
• Johann Conrad Gessner, naturalista y
bibliógrafo suizo
• Su Historia Animalium en cuatro
volúmenes (1551-1558) se considera el
principio de la zoología moderna.
1
Breve historia:
• Siglos XVII y XVIII
• Exhaustivas recopilaciones en
que se describen colecciones de
animales (Tesauros).
• Se fundan los grandes museos
zoológicos.
• Invención del microscopio hacia
los años 1610, por Galileo según
los italianos, o por Zacharias
Janssen en 1590, en opinión de
los holandeses.
1
Breve historia:
• Carl Von Linneus (1707-1778)
Systema Naturae
• Clasifica a los seres vivos en
diferentes niveles jerárquicos,
Los reinos se dividen
en Filos o Phyla (en
singular, Phylum) para los
animales, y en Divisiones para
plantas y otros organismos.
Éstos se dividen
en Clases, Órdenes, Familias,
Géneros y Especies.
• Nomenclatura binomial (1731)
1
Breve historia:
• Georges Léopold Chrétien Frédéric
Dagobert Cuvier (Cuvier!)
• Fue el primer gran promotor de
la anatomía comparada y de
la paleontología
1
Breve historia:
• Georges Louis Leclerc, conde de
Buffon .
• Cuestionamiento de la constancia
absoluta de la especie; especula
sobre la posibilidad de un tipo
original de donde habrían
descendido el resto de los animales
mediante transformaciones
morfológicas.
• Finalmente rechaza esta hipótesis
basándose en la constancia de las
especies y la infertilidad de los
híbridos.
1
Breve historia:
• Jean-Baptiste-Pierre-Antoine de
Monet de Lamarck
• Lamarck formuló la primera teoría
de la evolución. Propuso que la
gran variedad de organismos, que
en aquel tiempo se aceptaba eran
formas estáticas creadas por Dios,
habían evolucionado desde formas
simples mediante herencia de los
caracteres adquiridos.
1
Breve historia:
• Charles Robert Darwin
• Postuló que todas las
especies de seres
vivos han evolucionado con el
tiempo a partir de un antepasado
común mediante un proceso
denominado selección natural.
1
¿Qué es la vida?
2
Caracteres generales de los seres vivos
• Exclusividad química: los sistemas vivos muestran una
organización molecular exclusiva y compleja.
• Macromoléculas: ácidos nucleicos, proteínas, hidratos de carbono
y lípidos.
2
Caracteres generales de los seres vivos
• Complejidad y organización jerárquica: la materia inerte se
organiza en átomos y moléculas; en los seres vivos encontramos
macromoléculas, células (ribosomas, cromosomas, membranas),
organismos (tejidos, órganos, sistemas), poblaciones y especies.
2
Caracteres generales de los seres vivos
• Reproducción: la vida no surge espontáneamente, solo procede de
vida anterior. En cada nivel jerárquico las formas de vida se
reproducen para generar otras formas semejantes a ellas (herencia y
variación).
2
Caracteres generales de los seres vivos
• Programa genético: garantiza la fidelidad de la herencia. Ácidos
nucleicos. DNA.
• Metabolismo: los organismos vivos se auto mantienen obteniendo
nutrientes de su entorno-Anabolismo y catabolismo.
• Desarrollo: ciclo vital característico
• Interacción ambiental: todos los animales interaccionan con su
entorno
2
• Teoría del Big Bang (la gran explosión). 10.000 a 20.000
millones de años.
2
• Formación del sol y los planetas. 4.600 m.a.
2
•
2
Consolidación de la corteza sólida de la Tierra y formación
de la atmósfera y los océanos . 4.500 a 4.600 m.a.
• ?: Primeros organismos vivos: unidades autónomas (protocélulas),
limitadas por membranas con autorreproducción(las primeras
enzimas pudieron ser RNA).
• 3.800 m.a.: primeros procariotas
• 3.400 m.a.: fotosíntesis (Estromatolitos)
• 2000 m.a.: Celulas complejas (Eucariotas)
• 1000 m.a.: Vida multicelular
2
Origen de la vida
2
Teorías sobre el origen de la vida
• Creacionista: intervención de seres sobrenaturales
2
Teorías sobre el origen de la vida
• Generación espontánea: los organismos vivos complejos se
generaban por la descomposición de sustancias orgánicas. Por
ejemplo, se suponía que los ratones surgían espontáneamente en el
grano almacenado o que las larvas aparecían súbitamente en
la carne
2
• 1668. Refutación de la idea de la generación espontánea de los
gusanos (Francisco Redi)
2
• 1862. Louis Pasteur demuestra que ningún organismo vivo
(incluido bacterias) puede originarse por generación espontánea.
2
Teorías sobre el origen de la vida
•
2
Teoría quimiosintética : Aleksandr Ivanovich Oparin plantea
que una «sopa primitiva» de moléculas orgánicas se pudo haber
generado en una atmósfera sin oxígeno a través de la acción de la luz
solar
Teorías sobre el origen de la vida
• Ausencia total o casi completa de oxígeno libre, ya que
hubiera oxidado las moléculas orgánicas que son esenciales para la
vida.
• Una fuente de energía: la tierra primitiva era un lugar
caracterizado por la presencia de vulcanismo generalizado,
tormentas eléctricas, bombardeo de meteoritos e intensa radiación,
especialmente ultravioleta
• Sustancias químicas que funcionaran como "bloques de
construcción químicos": agua, minerales inorgánicos y gases.
• Tiempo: la edad de la tierra se calcula en 4600 millones de años y
los vestigios de vida mas antiguos datan de 3.800 millones de años.
2
Teorías sobre el origen de la vida
• En 1953 Stanley Miller y
Harold Urey realizaron en
Chicago el primer intento de
replicar con éxito las
condiciones que reinaron en la
tierra primitiva, logrando la
síntesis prebiótica de
pequeñas moléculas orgánicas.
2
Teorías sobre el origen de la vida
• Panespermia : Origen extraterrestre de la vida
2
¿Qué es una especie?
3
Conceptos de especie
• Rango especie, que es el nivel más básico de la taxonomía de
Linneo
• Taxa especie, grupos de organismos descritos y asignados a la
categoría especie
• Especies biológicas
3
Conceptos de especie
• Especie biológica (Dobzhansky, 19354 y Mayr, 19425 ).
• Según este concepto, especie es un grupo (o población) natural de
individuos que pueden cruzarse entre sí, pero que están aislados
reproductivamente de otros grupos afines
3
Conceptos de especie
• Especie evolutiva (Wiley, 1978).
• Es un linaje (una secuencia ancestro-descendiente) de poblaciones u
organismos que mantienen su identidad de otros linajes y que
poseen sus propias tendencias históricas y evolutivas. Este concepto
difiere del anterior en que el aislamiento genético actual más que el
potencial es el criterio para el reconocimiento de la misma.
3
3
Conceptos de especie
• Especie morfológica.
• Según este concepto, cada especie es distinguible de sus afines por
su morfología. El concepto morfológico de especie ha recibido
numerosas críticas.
3
Conceptos de especie
• Especie filogenética (Cracraft, 1989).
• Este concepto reconoce como especie a cualquier grupo de
organismos en el cual todos los organismos comparten un único
carácter derivado (no presente en sus ancestros o afines).
3
Biston betularia
3
Biston betularia
3
Conceptos de especie
• Especie Ecológica (Van Valen, 1976)
• Según este concepto, especie es un linaje (o un conjunto de linajes
cercanamente relacionados) que explotan el mismo nicho. Por
ejemplo, parásitos emparentados entre sí y cuyo nicho se halla
dentro del hospedero (endoparásitos) alcanzarán diferencias entre
sí, en función a cuán diferentes son los hospederos en su morfología,
hábitos, recursos, etc.
3
¿Qué es un animal?
4
Caracteres diagnósticos de los animales
Organización celular
Eucariota y pluricelular.
4
Caracteres diagnósticos de los animales
Nutrición
Heterótrofa por ingestión (a nivel celular, por fagocitosis y pinocitosis),
a diferencia de los hongos, también heterótrofos, pero que absorben los
nutrientes tras digerirlos externamente.
4
Caracteres diagnósticos de los animales
Metabolismo
Aerobio (consumen oxígeno).
4
Caracteres diagnósticos de los animales
Reproducción
Todas las especies animales se reproducen sexualmente (algunas sólo
por partenogénesis), con gametos de tamaño muy diferente (oogamia)
y cigotos (ciclo diplonte). Algunas pueden, además, multiplicarse
asexualmente. Son típicamente diploides.
4
Caracteres diagnósticos de los animales
Desarrollo
Mediante embrión y hojas embrionarias. El cigoto se divide
repetidamente por mitosis hasta originar una blástula.
4
Caracteres diagnósticos de los animales
Movilidad
Al menos en algún estadio de su ciclo de vida
4
Caracteres diagnósticos de los animales
Simetría. Excepto las esponjas, los demás animales presentan una
disposición regular de las estructuras del cuerpo a lo largo de uno o más
ejes corporales. Los tipos principales de simetría son la radial y
la bilateral.
4
Origen y evolución de los animales
5
Origen:
• Teoría colonial
• Origen colonial a partir de los coanoflagelados. Dicha teoría se ve
avalada tanto por datos moleculares (ARN ribosómico) como
morfológicos. El antecesor de los metazoos sería una colonia hueca y
esférica de dichos flagelados.
5
Origen:
• Teoría simbiótica.
• Una segunda hipótesis contempla la posibilidad que diferentes
Protistas se hubiesen asociado simbióticamente originando un
organismo pluricelular. Este es el origen que se presupone para las
células eucariotas a partir de células procariotas. No obstante, no
hay pruebas que respalden el origen simbiótico de los metazoos
5
Origen:
• Teoría de la celularización.
• Otra teoría, que provocó profundas divergencias entre los zoólogos,
es la que contempla a los turbelarios como los metazoos más
primitivos y por tanto cuestiona el carácter ancestral
de cnidarios y esponjas.
5
Origen:
Origen monofilético
5
Origen:
5
Formación Tacuarí -585 m.a.
5
Kimberella
5
5
5
Animales de Burguess Shale, Columbia Británica, Canada
Marrella
5
Opabinia
5
Wiwaxia
5
Anomalocaris
5
Hallucigenia
5
Haikouichthus
5
5
Endoceras
5
-86%
Ordovícico Medio (445 MA)
5
Dunkleosteus
5
Acanthostega
5
-75%
Devónico tardío (370 MA)
5
Cotylorhynchus, Ophiacodon, Varanops
5
-96%
Fines del Pérmico (250 MA)
5
Cynognathus
5
-80%
Fines del Triásico (250 MA)
5
Carnotaurus sastrei
5
Archeopteryx
5
-76%
Fines del Cretácico (65 MA)
5
?
Reciente (0 MA)
5
Hoy:
Acanthocephala, Acoelomorpha, Annelida,
Arthropoda, Brachiopoda, Bryozoa, Chaetognatha,
Chordata, Cnidaria, Ctenophora, Cycliophora,
Echinodermata, Echiura, Entoprocta, Gastrotrichia,
Gnathostomulida, Hemichordata, Kinorhyncha,
Loricifera, Micrognathozoa, Mollusca,
Monoblastozoa, Myxozoa, Nematoda,
Nematomorpha, Nemertea, Onychophora,
Orthonectida, Phoronida, Placozoa, Platyhelminthes,
Pogonophora, Porifera, Priapulida, Rhombozoa,
Rotifera, Sipuncula, Tardigrada y Xenoturbellida
5
Grupos megadiversos
370,000 species
Coleoptera: 370,000 spp.
5
Grupos megadiversos
Hymenoptera: 198,000 spp.
5
Grupos megadiversos
Lepidoptera: 165,000 spp.
5
Grupos megadiversos
Araneae: 34,000 spp.
5
Grupos megadiversos
Gastropoda: 80,000 spp.
5
…más números
Vertebrata:64,000 spp.
5
5
15,000 sp terrestres/año
70% insectos
Rhynchocyon udzungwensis (2008)
5
Mirza zaza (2005)
5
1,635 sp/año
5
Los océanos cubren el 71 % de la
superficie de la Tierra
• Mas del 50% de la superficie del planeta se encuentra
mas allá del borde de la plataforma continental
5
5
5
5
Dinochelus ausubeli (2010)
5
Hydrolagus mccoskeri (2006)
5
Mesoplodon peruvianus (1991)
5
Loricifera (1983)
5
Cycliophora (1995)
5
• ~8.7 M (±1.3 million SE) spp. eucariotas
• ~2.2 M (±0.18 million SE) son marinas
5
-86% especies terrestres
5
-91% especies marinas
5
3
Teoría de la Evolución
6
Fijismo y evolucionismo
Teorías preevolutivas
Hasta el s. XIX los seres vivos son considerados inmutables;
Han existido siempre de la misma manera, sin sufrir cambios
6
Fijismo y evolucionismo
Catastrofismo (relacionado con la religión católica, e.g. diluvio
universal). Este paradigma estuvo en vigor durante los siglos XVII y
XVIII.
6
Fijismo y evolucionismo
Algunos fijistas destacados:
• Carlos Linneo (1701-1778)
• Georges Cuvier (1769-1832)
• Louis Pasteur (1822-1895)
6
Fijismo y evolucionismo
Teorías evolutivas
Lamarckismo, Darwinismo, Teoría sintética o neodarwinismo.
6
Fijismo y evolucionismo
James Hutton (1788), Uniformismo o actualismo:
“Las leyes físicas, químicas y biológicas que actúan hoy, lo han hecho
también en el pasado geológico”
6
Teorías evolutivas
Lamarckismo:
•Las especies actuales provienen de especies primitivas, hoy extinguidas,
que han sufrido modificaciones sucesivas.
• Para Lamarck estas transformaciones se deben a que cuando cambian
las condiciones ambientales, los seres vivos desarrollan caracteres que
les ayudaban a vivir mejor (Adaptaciones).
•Esos caracteres se transmiten a sus descendientes, apareciendo especies
nuevas; es lo que llama la Herencia de los caracteres adquiridos
6
6
Teorías evolutivas
Darwinismo:
Variabilidad intraespecífica.
Los individuos de una especie no son exactamente iguales entre sí,
presentando pequeñas variaciones. Estas variaciones surgen en forma
fortuita y son transmitidas a los descendientes.
6
¿Qué es la biodiversidad?
• Contexto ecológico: Norse (1986) y los 3 niveles de biodiversidad
1) Genética
6
Teorías evolutivas
Darwinismo:
Superproducción
La fecundidad de la naturaleza lleva a que nazcan más individuos de los
que el ambiente puede sostener. En consecuencia, se establece una lucha
por la existencia, donde muchos mueren en forma precoz.
6
6
Teorías evolutivas
Darwinismo:
Selección natural
Los individuos con variaciones favorables tienen más
probabilidades de sobrevivir y de reproducirse con mayor frecuencia.
Como resultado, en las siguientes generaciones habrá mayor proporción
de individuos con variaciones favorables que aquellos con variaciones
desfavorables, que tienden a desaparecer.
6
6
Biston betularia
6
Biston betularia
6
6
Teorías evolutivas
Darwinismo:
La acumulación de variaciones favorables a lo largo del tiempo conduce
a la transformación de una especie en otra. (Microevolución &
Macroevolución)
6
Teorías evolutivas
Neo - Darwinismo:
¿Cuál es el mecanismo de este proceso?
6
Teorías evolutivas
Neo - Darwinismo:
¿Cuál es el mecanismo de este proceso?
Gregor Johann Mendel describió, por
medio de los trabajos que llevó a cabo con
diferentes variedades del guisante o
arveja (Pisum sativum), las hoy
llamadas leyes de Mendel que rigen la
herencia genética.
6
6
Francis Crick y James Watson , descubridores de la estructura molecular
del ADN en 1953
6
¿Cómo se sustenta la Teoría de la Evolución?
6
1.- Paleontológica
Demuestra la existencia de un proceso de cambio, mediante la presencia
de restos fósiles de flora y fauna extinta y su distribución en los estratos
geológicos.
6
2.- Anatomía comparada
Distintas especies presentan partes de su organismo constituidas bajo un
mismo esquema estructural, apoyando una homología entre órganos o
similitud de parentesco, y por tanto de un origen y desarrollo común
6
3.- Bioquímica comparada
Las homologías de carácter bioquímico que constituyen una de las
características más destacables de la escala evolutiva. Ejemplo: la
hemoglobina de los eritrocitos sólo se diferencia en 12 aminoácidos entre
un humano y un chimpancé; básicamente presenta la misma estructura
en todos los vertebrados.
6
4.- Embriología
En todas las especies se encuentran características ancestrales similares en el
desarrollo embrionario, y que desaparecen durante dicho proceso. Por este
hecho, Ernst Haeckel enunció en 1866 la teoría de la recapitulación que se
resume en: la ontogenia es una recapitulación de la filogenia, es decir, la
ontogénesis o desarrollo individual, es un compendio de la filogénesis o
desarrollo histórico de la especie
6
5.- Biogeografía
El hecho de que no exista una presencia uniforme de especies en todo el planeta, es
una prueba de que las barreras geográficas o los mecanismos de locomoción o
dispersión han impedido su distribución, a pesar de que existen hábitat apropiados
para su desarrollo
6
6.- Domesticación
Ejemplos varios de aplicación del principio de selección, no ya natural, de
caracteres “favorables”
6
6
Filogenia y clasificación de los
metazoa
7
Taxonomía
• La taxonomía (del griego ταξις, taxis,
"ordenamiento", y νομος, nomos,
"norma" o "regla") es, en su sentido más
general, la ciencia de la clasificación.
• Habitualmente, se emplea el término
para designar a la taxonomía biológica,
la ciencia de ordenar a
los organismos en un sistema de
clasificación compuesto por una
jerarquía de taxa anidados.
7
Sistemática
• La Sistemática comprende el estudio
de la diversificación de la vida en el
planeta Tierra y las relaciones entre
los seres vivos a través del tiempo.
• Las mismas son visualizadas como
árboles u hipótesis evolutivas
(filogenias).
7
• Sistematica Cladística: Método más utilizado en la
actualidad
• Método riguroso de reconstrucción filogenética con
organismos actuales.
• El estudio de la filogenia es una ciencia empírica basada
en evidencias (caracteres homólogos).
7
Cladograma
• Árbol filogenético con dicotomías, el cual muestra un punto de
divergencia a partir de un ancestro común.
• Cada rama, o clado, muestra una especie ancestral y su decendencia, o
sea, un grupo monofilético.
• La especie actual en el árbol está representada por un nodo terminal.
Cada cladograma expresa una hipótesis.
7
Cladograma
Clado
Nodo terminal
Nodo
Ancestro común
7
Construcción de un cladograma
1
2
3
4
5
6
7
7
X
0
0
0
0
0
0
0
A
1
0
1
1
1
1
0
B
1
1
1
1
0
0
1
C
1
1
0
0
1
0
0
C
B
A
Clasificaciones de la vida
• Aristóteles
• 2 reinos: Animal y Vegetal
7
Clasificaciones de la vida
• Ernst Haeckel (1866)
• Reino Protista: todos los organismos unicelulares.
7
Clasificaciones de la vida
• Herbert Copeland (1956)
• Reino Monera: organismos procariotas.
7
Clasificaciones de la vida
•
Robert Whittaker (1969)
• Sistema de 5 reinos: Monera, Protista (Protoctista), Fungi, Plantae,
Animalia
7
Clasificaciones de la vida
• Woese, Kandler y Wheelis (1990)
• Datos moleculares: 3 dominios monofiléticos por encima del nivel
de reino:
• Bacteria: bacterias verdaderas
• Archaea: otros procariotas, separados de bacterias por la
estructura de la
• membrana y la secuencia de ARN ribosómico
• Eukarya: todos los eucariotas. Relaciones entre principales linajes
no está clara.
7
Arbol de la vida
http://tolweb.org/tree/
7
Gracias por su atención!