ZOOLOGIA KRĘGOWCÓW wykład 1

Profesor doktor habilitowany Adam Nadachowski [e-mail]

Strona z informacjami : scholar.google.com/pl - publikacje naukowe

Genotyp

-suma informacji genetycznej zawarta w genach chrosomowych

-genotyp ma zasadniczą wartość wyjaśniającą i umożliwia przewidywanie innych cech i właściwości

- wyznacza zakres możliwości rozwojowych, których realizacja zależy od czynników środowiska

- prowadzi do wykształcenia fenotypu

Fenotyp

-całokształt cech osobnika powstających w wyniku oddziaływania genotypu i czynników środowiska

-termin ten może być również stosowany do pojedynczej cechy danego organizmu

Ryjówki – Sorex – ma kilkadziesiąt ras chromosomów, każda rasa chromosomowa ma inną liczbę par chromosomów, ale to nie ma konsekwencji w ich życiu, mogą się krzyżować.

Każdy organizm ma własne możliwości rozwojowe, niektóre mogą a niektóre nie – o tym decyduje genotyp. Zależy to głównie od czynników środowiska.

Czynniki środowiska mogą zmieniać ekspresję genów uwidocznioną w fenotypie.

Cechy honologiczne – homologie – cechy wynikające bezpośrednio z pokrewieństwa, czyli cechy oddziedziczone.

Homologia – podobieństwo budowy struktur komórkowych, komórek, tkanek,narządów( narządy homologiczne) u organizmów należących do tego samego gatunku lub do różnych gatunków, dające się wyprowadzić do cechy oddziedziczonej po wspólnych przodkach.

Kryteria homologii – kryterium położenia(im bardziej skomplikowana struktura, tym jest prościej określić jej pochodzenie), szczególnej struktury i przechodniości.( Łuska ryby i cios słonia są homologiczne)

Narządy homologiczne – narządy o jednakowym pochodzeniu ewolucyjnym, mogące mieć różną budowę, np. kończyna kreta i skrzydło ptaka.

Przechodniość – ważne są stadia zmiany, poprzednie cechy zostały zmienione ale można stwierdzić że pochodzą od cechy przodka.

Apriora – hipoteza gdzie nie ma homologii poza teorią ewolucji.

Zależnośc między strukturami lub procesami ciągłaści przekazu cech, które wiążą ich naturę.

Trzeba przyjąć że ewolucja istnieje.

Homologia jest skutkiem ewolucji. Od 1848 roku

Najstarsze to powiązanie między narządami, zjawiskami fizjologicznymi i behawioru.

Homologia międzygatunkowa – jedna struktura dała początek pojedynczym narządom różnych gatunków osobników np. skrzydło ptaka, pletwa ryby i kończyna ssaka.

Na pewnym etapie rozwoju ssaka następuje podział na narządy rozrodcze męski i żeńskie.

Homologia polimorficzna – należy do różnych kast jednego gatunku np. mrówki i termity. Ich behawior jest mniej więcej taki sam, narządy i organy są różnie wykształcone ale są homologiczne, szczególnie w kolonijnych organizmach klonalnych, gdzie jest ten sam organizm ale inaczej wykształcony.

Homologia seryjna – zmiana między organami danego osobnika lecz tego samego pochodzenia, powstaje na poziome replikacji DNA – paralogia, ortologia - na poziomie genomów lub chromosomów, skutek na zjawiska rozmnażania.

Homologia ontogenetyczna –pomiędzy stadiami ontogenezy.

Hierarcia cech – ustalenie stopnia podobieństwa np.

Obecność tych samych narządów u różnych gatunków świadczy o ich pokrewieństwie.

Np. podobieństwo serca kręgowców nie potrzebuje różnych nazw, ale płetwa a kończyna już mają inne nazwy.

Plezjomorfia – Apomorfia

Plezjomorfia

-Cechy pominięte, dziedziczone po dalekich przodkach grupy.

-Cecha plezjomorficzna to jedna z dwóch cech homologicznych, która powstała wcześniej i dała początek cesze późniejszej, apomorficznej.

-Plezjomorfie w odróżnieniu od apomorfii nie pozwalają na podjęcie decyzji filogenetycznych.

-Plezjomorfia i apomorfia są pojęciami względnymi np. pokrycie ciała piórami jest apomorfiądla poszczególnych grup w obrębie ptaków. Dana cecha raz może być plezjomorfią a raz apomorfią, zależnie od kontekstu.

Apomorfia

-cechy zjawiające się po raz pierwszy w ewolucji badanej grupy i następnie dziedziczone przez gatunki potomne

-apomorfia w taksonomii kladystycznej to cecha która powstała z plezjomorfii

-apomorfie pozwalają na podjęcie cech filogenetycznych

Np. wszystkie ssaki i tylko ssaki maja zęby mleczne, włosy, krwinek pozbawionych jąder( erytrocyty).Wielblądy i lamy posiadają krwinki z jądrami komórkowymi.

Cechy homologiczne – homologie

-synapomorfie – podobieństwa odziedziczone tylko po ostatnim wspólnym przodku

-symplezjomorfie – podobieństwa odziedziczonepo dalszych wspólnych przodkach (starszych)

Dwa pojęcia pokrewieństwa

- jeśli wykorzystujemy wszystkie cechy homologiczne(synapomorfie i symplezjomorfie) by określić pokrewieństwo gatunków posługujemy się pojęcia w sensie tkz. Systematyki ewolucyjnej

- do niedawna dominowała w biologii systematyka ewolucyjna

-jeśli wykorzystujemy niektóre cechy homologiczne(synapomorfie) by określić pokrewieństwo gatunków posługujemy się pojęciem pokrewieństwa w sensie sydtematyki filogenetycznej lub kadystyki. 1966 – Niemcy Willi Hennig – twórca kladystyki, zawdzięcza się mu dendrogramy rozszczepienia pokrewieństwa( kladogramy).

-obecnie przeważa systematyka filogenetyczna czyli kladystyczna.

Simpson i mayr są uważani za ojców systematyki ewolucyjnej.

W wyniku rozpoznania pokrewieństw na podstawie wyłącznie synapomorfii otrzymujemy klasyfikacje grup.

Klady możemy łączyć w grupy.

-grupa monofiletyczna klad – to grupa taksonów wywodząca się od wspólnego przodka do której zalicz się jego przodka i wszystkich zaliczanych potomków. Do jednej grupy zalicza się np. gady, ptaki i ssaki.

-grupa parafiletyczna – obejmuje wspólnego przodka i tylko niektóre grupy potomne (np. gady, ponieważ nie obejmują ptaków ani ssaków).

-grupa polifiletyczna - obejmuje wszystkich lub niektórych potomków, ale nie obejmuje ich wspólnego przodka.

Homoplazje

- cechy analogiczne wynikające z podobieństwa, lecz nie odziedziczone po wspólnym przodku

-homoplazja – podobieństwo w budowie narządów, układów lub przebiegu procesów w różnych grupach organizmów. Wyróżniamy kategorie tych cech homoplastycznych: konwergencje( u niespokrewnionych) i paralelicznych( spokrewnione)

- narządy analogiczne – narządy o różnym pochodzeniu ewolucyjnym ale spełniające te same funkcje ze względu na podobne gat, środowiska. Np. skrzydło nietoperza a skrzydło ptaka bo ma te samą funkcję i te same pochodzenie i również skrzydło ważki ale nie jest to wtedy homologia ale tylko analogia.

Konwergencje – ewolucja zbieżna

- niezależnie powstanie podobnych cech lub struktur tkz. Konwergentnych u słabo spokrewnionych organizmów, np. u zwierząt zamieszkujących te same środowiska. Np.troblobionty – jaskiniowce, wykształcają u siebie te same lub bardzo podobne cechy pod wpływem środowiska np. ciemność i wszystkie zwierzęta mieszkające tracą pigment w pokrywie ciała ponieważ jest w ciemności niewidoczne i niepotrzebne, lub także większość zamieszkujących zwierząt nie ma oczu ponieważ są zbędne. Potrzebne są np. u bezkręgowców na powłokach ciała włoski lub narządy sensoryczne by ułatwić im poruszanie. Redukuje się przewód pokarmowy – brak różnorodności pożywienia.

Palalelizm – ewolucja równoległa

- niezależne powstanie podobnych lub identycznych struktur wśród spokrewnionych liniach w wyniku zbliżonych modyfikacji tego samego procesu rozwojowego. Często u bliska spokrewnionych gatunków. Może się tak zdażyć że te struktury mają inne pochodzenie.

Archetyp – modelowy organizm posiadający wszystkie typowe cechy, które pojawiają się u każdego przedstawiciela omawianego taksonu na róznyych etapach ontogenezy. Np. lancetnik

Zwierzęta ektotermiczne ( płazy , gady) – Źródłem ciepła u tych zwierząt, które jest potrzebne do utrzymania procesów życiowych, jest przede wszystkim środowiska zewnętrzne.

Zwierzęta endodermiczne (ptaki , ssaki) – Źrodłem ciepła u tych zwierząt, które jest potrzebne do utrzymania procesów życiowych, są procesy metaboliczne zachodzące wewnątrz organizmu, procesy spalania związków metabolicznych lub w wyniku pracy mięśni. Np. ryjówka.

SYSTEMATYKA

-nauka zajmująca się badaniem różnorodności organizmów, klasyfikowaniem ich iopisywaniem według określonych reguł

-systematyka umieszcza każdy organizm ( grupę organizmów) klasyfikując go jako takcon w hierarchicznej strukturze kategorii

-nie jest to jednak zaszeregowanie raz na zawsze ustalone. Zmienia się rangę i wzajemne relacje taksonów zgodnie ze zmieniającym się stanie wiedzy.

Kategoria gatunek nie jest taksonem, ale gatunek do niej zaklasyfikowany – jest taksonem.

Wspólne rodzaje łączy się w rodzinę. Zaszeregowanie nie jest czymś na zawsze ustalonym

Hierarchia taksonów

Typ

Podtyp

Nadgromada

Gromada#

podgromada

szczep

narząd

rząd

nadrodzina

rodzina

rodzaj

gatunek

Wszystkie nad i pod są kategoriami dodatkowymi, których może nie być. U ssaków raczej nie występują, głównie u bezkręgowców.

Podgromady bardzo często stosowane, gromad jest niewiele.

Strunowce – typ, owady mięczaki, obleńce, parzydełkowce, szkarłupnie …

Są wyższe jednostki

Królestwo

Podkrólestwo

Kiedyś było tylko kilka grup: zwierzęta, rośliny, bakterie i grzyby. Teraz jest ich znacznie więcej np. bakterie mają ok 4-5 królestw, grzyby – są 2-3 królestwa. Konsekwencje ewolucyjne: roślina a zwierze.Kiedyś zwierze to coś co się rusza i jest cudzożywne a rożliny są stałe i same się żywią, teraz jest to bardzo skomplikowane. Np. że wszystkim zwierzętom jest bliżej do grzybów niż do bezkręgowców czy roślin. Np. niedźwiedź który wymarl był uważany za jeden gatunek jaskiniowy, teraz uważa się że było ich 3 i bardzo różne genetycznie.

STADIA ROZWOJU ZARODKOWEGO

2 blastomery - 4 blastomery 8 blastomerów morula blastula inwaginacja( w jednej części ściany komórkowej komórki wpychają się do środka) -- > gastrulacja gastrula( dwuwarstwowa struktura, można wyróżnić: zanik jamy wewnętrznej, ściana zewnętrzna – ektoderma, wyściółka wewnętrzna – endodetma, i tworzy się wtórna jama ciała z otworem na zewnątrz ( pragęba)

Podział może być symetryczny lub niesymetryczny.

Blastulacja – powstanie pęcherzyka z jednej warstwy komórek

Gastrulacja

Mezoderma – środkowa warstwa komórek ( mezoblast)

endoderma – wewnętrzna warstwa komórek ( hypoblast)

Egzoderma – zewnętrzna warstwa komórek (epiblast)

Cewka nerwowa powstaje z neuroektodermy. Tworzy się rynienka nerwowa.

Cewka – podłużne, zamknięte z obu stron, puste w środku.

Z cewek mezodermalnych tworzy się mezoderma prawdziwa – nowy listek zarodkowy.

Otwór w środku mezodermy – wtórna jama ciała.

Otwór na środku komórki – pierwotna jama ciała

Struna grzbietowa jest późniejszym kręgosłupem.

Ektoderma wytwarza naskórek i skórę właściwą, górna część tworzy mózg i układ nerwowy, kręgosłup powstaje na miejscu struny grzbietowej lecz kręgi tworzą się z mezodermy.

Wszystkie organy wewnętrzne są pochodzenia mezodermalnego i znajdują się we wtórnej jamie ciała.

Organogeneza

Ogłó procesów prowadzących do powstania narządów

- zachodzą skomplikowane procesy

-rozpoczynają się w fazie gastrulacji powiązane z histogenezą

-podczas organogenezy najpierw rozwijają się organy pierwotne, tj. prajelito czy cewka nerwowa

-ostatecznie narządy i zarodek przyjmują budowę i kształty właściwe gatunkowi.

Bardzo duża część genów to geny regulatorowe i najwięcej tych genów jest włączone w fazie organogenezy i działają po kolei po sobie.

Zarodek kręgowca

Pochodzenie życia to woda w oceanach, na lądach nie było nic.

Wtórouste ( Deuterostomia) – obejmują 3 typy

-szkarłupnie

-półstrunowce

-strunowce

Pragęba ( blastoporus) staje się odbytem ( anus) a usta ( os) stają się na nowo

Bruzdkowanie promieniste

Szkielet ( jeśli jest) to powstaje z mezodermy

Mezoderma powstaje z endodermy, albo jako uwypuklenie prajelita, albo jako dwie warstwy komórek rozdzielające się wtórną jamą ciała ( celoma)

Pierwotnie podział ciała na 3 odcinki ( proto - , meso - , i metasomę)

Występuje charakterystyczna larwa z pętlą rzęskową

Szkarłupnie i człowiek pochodzą od wtóroustych bo pragęba stała się odbytem.

Półstrunowce ( jelitodyszne, przedstrunowce) – obejmują 3 gromady

-żołędziogłowce

-pióroskrzelne

-graptolity – wymarłe

Zwierzęta wyłącznie morskie

Zewnętrznie przypominające robaki lub mszywioły

Podział ciała na 3 odcinki : proto mezo i matasomę, o bardzo nierównych rozmiarach

Uchyłek jamy gębowej odpowiada genezą i budową zawiązkowi struny grzbietowej

Przedni odcinek przewodu pokarmowego jest narządem oddechowym, otworkami ( jak skrzela ryb)

Prymitywny system nerwowy po stronie grzbietowej

Płuca to uchyłek przewodu pokarmowego, który się utworzył do oddychania.

System nerwowy u strunowców jest od grzbietowej a u bezkręgowców na brzusznej stronie.

Zołędziogłowce

-robakowaty kształt

-prosoma w kształcie ryjka lub zołędzi

-mezosoma w kształcie kołnierza

- metasoma długa do ponad 2 m

- metasoma dzieli się na część skrzelowo – płciową , wątrobową i odwłokową

- system nerwowy w obrębie naskórka

-w kołnierzu cewka nerwowa podobna do cechy strunowców

Pióroskrzelne

- podobne do mszywiołów do 5mm długości, lub kolonie do kilku cm

-protosoma w kształcie wieczka, zakrywa otwór gębowy

- wytwarzanie zewnętrznego szkieletu chitynowego z protosomy, sztywne

-mezasoma otwór gębowy po stronie brzusznej

- mezosoma od grzbietu w kształcie długich ramion

Graptolity

-żyły od kambru do wczesnego karbonu

- szkielet z półpierścieni fuzellusy

-kolonijne (rabdosom), gdzie każdy osobnik posiadał rurkowaty, zewnętrzny szkielet chitynowyteka

-pierwszy osobnik powstał na drodze płciowej , a kolonia przez pączkowanie

-długo uważano że to są jamochłony, polak Kozłowski wykazał że to półstrunowce

Strunowce

-szkarłupnie

-półstrunowce

-strunowce

Strunowce ok 51 000 gatunków

Struna grzbietowa ( notochorda) obecna przynajmniej u embrionów, u larwalnych, zanika u form starszych, wnika do ogona

OUN położony grzbietowo, powstaje przez wpuklenie ektodermy jako cewka nerwowa

Gardziel przebita szczelinami które pierwotnie służyły do filtrowania pokarmów

Układ pokarmowy między ukł. Nerwowym a sercem, na dnie gardzieli endostyl – rynienka z rzęskami( zbiera pokarm i przesuwa dalej), u kręgowców gruczoł tarczycowy

Obecność wtórnej jamy ciała(celomy)

Ogon o funkcji lokomotorycznej umiejscowiony za odbytem

Metameria niektórych narządów ( powtarzanie tego samego organu w różnych częściach ciała, korzystne dla wszystkich organizmów)

Ontogeneza powtarza filogenezę.

Prawa Heckla i Beera – jeśli szczegółowo zbada się organizm to można zgrubsza odtworzyć filogenezę.

Pytanie : krezka grzbietowa, mezoderma ścienna i mezoderma trzewna.

Bezczaszkowce

Osłonice

Kręgowce:

-bezszczękowce: śluzice, minogi, konodonty,ostrakodermy,

-żuchwowce: ryby( ryby fałdopłetwe, ryby pancerne, ryby chrzęstnoszkieletowe: spodouste,)