História Evolutiva e Filogenia de Metazoa

Os 6 reinos da vida

• Eubacteria• Archaea

• Fungi• Protista• Plantae• Animalia (= Metazoa)

PROCARIOTOS

EUCARIOTOS

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 (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)

* invertebrados

• 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

Tempo

Formação da Terra

Vida multicelular

Primeiros

eucariotos

Primeiros

procariotos

Acúmulo de O2

4,6 a 3,8 ba2,7 ba 2 a 1,4 ba

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

• 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

História evolutiva dos animais

Pré-Cambriano

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

Pré-cambriano

Época Ediacarana

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

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)

A era Paleozóica (570-250ma)

xifosuros

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

A era Paleozóica (570-250ma)

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

INTERVALODE 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

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

Tipos de simetria

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

Zigoto

Divisões

celulares

Mórula Blástula Blástula(em corte)

Divisões

celulares

Cavidade(blastocele)

Gastrulação

Gástrula(em corte)

BlastóporoEndoderma

Ectoderma

Intestino primitivo(arquêntero)

BlastoceleFolhetosgerminativos

Desenvolvimento embrionário

Clivagem Clivagem

Esponjas (Filo Porifera)

• De todos os animais, são as que se aproximam mais de uma colônia de coanoflagelados– grau celular de organização

Grupos basais

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

Cnidários e Ctenóforos

• Com simetria (simetria radial)

• Com tecidos(com membrana basal e junções), mas sem órgãos

• Gastrulação

• Diploblásticos

Grupos basais

Zigoto

Divisões

celulares

Mórula Blástula Blástula(em corte)

Divisões

celulares

Cavidade(blastocele)

Gastrulação

Gástrula(em corte)

BlastóporoEndoderma

Ectoderma

Intestino primitivo(arquêntero)

BlastoceleFolhetosgerminativos

Desenvolvimento embrionário

Clivagem Clivagem

cnidócito

epitélio-muscular

nutritivo-muscular

sensorial

intersticial

nervosa

Cnidários e Ctenóforos

• Sistema nervosocom células nuas organizadas numa redenervosa

• Locomoçãoatravés de contração muscular

• Alimentam-se de partículas grandes –pequenos animais

Grupos basais

Bilateria

Animais com simetria bilateral

Conseqüências da bilateralidade:

Cefalização c/ concentração das estruturas sensoriais

Dorso c/ função protetora

Ventre – c/ função motora

Bilateria

Protostomadose 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

• Grupo formado em análises moleculares

• Larva trocófora ou lofóforo

• Lopho = lofóforo

• Troco = larva trocófora

• Zoa = animais

Bilateria Protostomados Lophotrochozoa

Larva trocófora

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 Lophotrochozoa

• Grupo formado principalmente em análises moleculares

• Animais que mudam a cutícula pelo menos 1 vez durante a vida

• Ecdise = Muda

• Zoa = Animais

Bilateria Protostomados Ecdisozoa

• O blastóporo origina o ânus

• Origem enterocélica do mesoderma

Bilateria Deuterostomados

• São um enigma –insertae sedis

• Características de proto e deuterostômios

Bilateria - Filo Chaetognatha

Chaethognatha

Filogenias de Metazoa

Eernisse - morfologia

LophotrochozoaEcdisizoaDeuterostomia

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

1 = possui o caracter0 = não possui

Matriz de caracteres 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