Classificazione e Filogenesi degli Organismi Viventi: Un Approfondimento

Classificazione e Filogenesi degli Organismi Viventi

Per ordinare la diversità della vita si utilizza un sistema di rating gerarchico: Regno, phylum, classe, sottoclasse, superordine, ordine, sottordine, gruppo, sottogruppo, genere, specie, sottospecie. La nomenclatura binomiale è gerarchica, con categorie tassonomiche maggiori che indicano una maggiore inclusività.

Ricostruzione Filogenetica

Per ricostruire la filogenesi di un gruppo, si utilizza un carattere che varia tra i membri (carattere ancestrale). Questo viene confrontato con un outgroup, un gruppo filogeneticamente vicino ma non parte del gruppo di studio. È fondamentale considerare i caratteri utilizzati nell'analisi e determinare la condizione primitiva presente nell'antenato comune.

In questo contesto, si utilizzano:

• Apomorfie: caratteri derivati o specializzati.
• Plesiomorfie: caratteri primitivi.
• Autapomorfia: specializzazione unica in un gruppo.
• Sinapomorfia: specializzazione condivisa da due o più gruppi.
• Simplesiomorfia: carattere primitivo condiviso.

Questi termini possono essere definiti in relazione a qualsiasi livello tassonomico. Ad esempio, la presenza di un emipene è un'autapomorfia negli squamati e una sinapomorfia in Lacerta e serpenti, mentre tra i rettili è un carattere primitivo o simplesiomorfo.

Scuole di Classificazione

Esistono diverse scuole di classificazione:

Evoluzionistica

Si basa sull'omologia, considerando la possibile convergenza evolutiva. Il ricercatore seleziona i caratteri ritenuti importanti. La presenza di un singolo carattere comune può essere sufficiente per stabilire un nuovo taxon.

Fenetica

Attribuisce uguale valore a tutti i caratteri studiati, ignorando se siano omologie o analogie. Più caratteri vengono studiati, più accurata sarà la rappresentazione della vicinanza evolutiva.

Cladistica

Studia solo i caratteri omologhi. Se l'omologia non è certa, il carattere viene scartato. Si utilizzano programmi per ottenere diversi alberi filogenetici, scegliendo quello con il minor numero di passaggi evolutivi (massima parsimonia).

Un gruppo di specie è costituito da individui che possono riprodursi tra loro e sono geneticamente isolati da altri gruppi tramite meccanismi di isolamento riproduttivo.

Regno Protoctista

Il regno Protoctista include tutti gli eucarioti unicellulari, alghe e muffe melmose. È un gruppo parafiletico. Questi organismi sono eucarioti, con alcune cellule specializzate. Non hanno sviluppo embrionale, semi o spore. Possono essere unicellulari o formare colonie, ma non tessuti pluricellulari. Le cellule sono totipotenti, con specializzazioni che non alterano la struttura protoplasmatica. Vivono liberi o sessili.

Sono raggruppati per la caratteristica di essere eucarioti senza tessuti e sono considerati antenati di altri regni. Si distinguono in base al metabolismo:

• Protofiti: organismi fotosintetici.
• Protozoi: organismi chemioorganotrofi.
• Pseudohongos: organismi saprofitici con affinità con i funghi.

Vivono in acqua dolce e salata, nel suolo, su materia in decomposizione, in simbiosi, e sono importanti nella catena alimentare. Possono vivere singolarmente o formare colonie, mantenendo la totipotenza. Alcune colonie mostrano divisione del lavoro. Le dimensioni variano tra 10 e 15 μm. Esistono oltre 64.000 specie, alcune polinucleari (Polinérgides). Hanno grande importanza economica e circa 10.000 specie vivono in simbiosi con animali o piante.

Struttura dei Protozoi

Le cellule dei protozoi hanno molte similitudini con quelle animali. La membrana cellulare è lipidica, con possibili sostanze organiche o inorganiche che formano lo scheletro. La forma dipende dal tipo di protozoo: cellulosa nei flagellati, chitina, silice o carbonato nei rizopodi. L'interno della membrana può contenere sostanze che danno forza (corteccia). In assenza di queste strutture, i protozoi sono asimmetrici. Il citoplasma è diviso in ectoplasma ed endoplasma. Presentano nucleo (binucleare), Golgi, mitocondri, vacuoli, ciglia e flagelli.

La locomozione avviene tramite pseudopodi, ciglia o flagelli. Il metabolismo può essere autotrofo o eterotrofo. L'escrezione avviene tramite vacuoli e sifusione, la respirazione per diffusione. La riproduzione può essere asessuata (fissione binaria, mitosi) o sessuata (coniugazione).

Classificazione dei Protozoi

Il regno protisti è suddiviso in:

• Phylum SUB UNITO PROTOZOI
  • Subphylum Sarcomastigophora
    • Classe Phytomastigophora
    • Classe Zoomastigophora
    • Classe Mastigophora
  • Subphylum Sarcodina
  • Subphylum Opalinata
• Phylum LABYRINTHOMORPHA
• Phylum Microspora
• Phylum Apicomplexa
• Phylum Ciliophora
• Phylum ASCETOSPORA

Organismi Pluricellulari

Gli organismi pluricellulari sono suddivisi in:

• Mesozoa (phylum singolo)
• Parazoa (phylum Poriferi, spugne e Placozoa)
• Eumetazoa (altri phyla)

Contributi Biologici

1. Questi gruppi mostrano un maggiore livello di integrazione morfologica e fisiologica rispetto alle colonie di protozoi.
2. I Mesozoi sono composti da uno strato esterno di cellule somatiche e uno strato interno di cellule riproduttive e sono parassiti.
3. I Placozoi sono composti da due epiteli e alcune cellule fibrose.
4. Le spugne (Poriferi) hanno diversi tipi di cellule differenziate per funzione, alcune organizzate in tessuti.
5. I modelli di sviluppo e gli stadi embrionali di questi tre phyla non sono omologhi a quelli degli Eumetazoa.
6. Le spugne hanno sviluppato un unico flusso d'acqua per nutrirsi e ossigenarsi.

Origine dei Metazoi

Esistono due teorie principali:

Teoria Virale Sinciziale

I metazoi deriverebbero da un ciliato in cui si sono sviluppati i bordi delle cellule. Questa teoria spiega la formazione dei platelminti bilaterali. Le differenze tra ciliati e platelminti includono: superficie, bocca, ciliatura, dimensione, forma, simmetria e sviluppo embrionale.

Teoria Coloniale

I metazoi deriverebbero da cellule flagellate coloniali, con gruppi ancestrali che si sono evoluti in modo indipendente.

Phyla

• Placozoa: animali marini di 2-3 mm con digestione interna. Sono il gruppo fratello dei Cnidari.
• Mesozoa: parassiti di invertebrati marini di 0,5-7 mm con 20-30 cellule in due strati.
• Poriferi: organismi multicellulari poco organizzati con pori (ostiole) per il passaggio dell'acqua. Hanno simmetria radiale o assente. Presentano pinacociti (epidermide), coanociti (cavità interne), mesogloea con amebociti e elementi scheletrici (spongina e collagene). La digestione è intracellulare, l'osmoregolazione avviene per diffusione. Sono sessili e si riproducono in modo asessuato.

Tipi di Cellule delle Spugne

• Pinacociti: rivestimento esterno.
• Coanociti.
• Arqueociti.

Fisiologia delle Spugne

Sono filtratori che si nutrono di detriti, plancton e batteri. La digestione è intracellulare.

Tipi di Scheletri

Le spugne possono avere scheletri di fibre di collagene, spongina o spicole.

Riproduzione

La riproduzione avviene tramite anfiblastula (larva cava) o parenquimula (larva solida).

Classificazione delle Spugne

• Regno Animalia
• Subregno Parazoa
• Phylum Poriferi
  • Classe Calcarea (spicole calcaree, asconoidi)
  • Classe Hexactinellida (spicole di silice, corpo cilindrico, marine)
  • Classe Demospongiae (spicole di silice, leuconoidi, quasi tutte marine)

Phylum dei Cnidari

I Cnidari hanno simmetria birradiale e organizzazione a livello di tessuto (senza organi). Presentano ectoderma, endoderma (da cui deriva il mesoderma) e mesoglea (strato intermedio di mucopolisaccaridi e proteine). Hanno una cavità gastrovascolare per la digestione (extracellulare e intracellulare) e protoneuroni. I tentacoli sono dotati di nematocisti (organi urticanti) e coloblasti (adesione). Non hanno un sistema nervoso centrale, ma un plesso nervoso. Possiedono organi di senso (statocisti, ocelli). Presentano polimorfismo (polipo e medusa). Vivono in habitat marini e di acqua dolce, con specie che si trovano a diverse profondità. Sono costruttori di barriere coralline e isole. Vivono in simbiosi con altri animali e alghe. I coralli utilizzano i nematocisti per la difesa. La locomozione avviene tramite contrazione del corpo, tentacoli, o scivolando sul disco basale. Si nutrono di piccoli crostacei, catturandoli con i tentacoli e digerendoli nella cavità vascolare. La riproduzione può essere asessuata (gemmazione) o sessuata (fertilizzazione esterna).

Classi dei Cnidari

• Idroidi (coloniali marini)
• Scifozoi (meduse comuni)
• Cubozoi
• Antozoi (coralli e anemoni di mare)

Phylum Ctenophora

Gli Ctenofori hanno simmetria birradiale e pettini (palette natatorie) per nuotare. Sono triblastici, con ectoderma, endoderma e mesoglea con cellule sparse e fibre muscolari. Presentano cellule adesive (coloblasti), un plesso nervoso subepidermico e organi sensoriali aborali. Sono monoici, con gonadi nei canali digerenti. Lo sviluppo è diretto, con larva diploide. Il sistema digerente comprende bocca, faringe, stomaco, canali e pori anali. Vivono in acque calde, superficiali e profonde. Si dividono in due classi: Tentaculata e Nuda.