Animales Cordados-filo Chordata
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Evolución animalLos cordados (filo Chordata)
CordadosLínea evolutiva más diversa de los deuterostomados
Algunos invertebrados; la mayoría son vertebrados
Todos los vertebrados son cordados
Todos los cordados:
- Son bilaterales y celomados
- Son cefalizados y segmentados
- Poseen sistema digestivo completo
- Poseen sistema circulatorio cerrado
- Se clasifican según caracteres embrionarios
Cuatro caracteres embrionarios distinguen a los cordados:
1. El notocordio: Un cilindro de tejido conectivo que da soporte a lo largo del cuerpo
2. Un cordón nervioso dorsal hueco, paralelo al notocordio
3. Una faringe con aberturas branquiales en la pared
4. Una cola muscular sobre el ano
Estos 4 caracteres comúnmente desaparecen en los adultos
Grupos de cordados modernos
Grupo No. de spp.----------------------------------------------------------------------------Cordados invertebrados: Anfioxos 30 Tunicados 2150 Craneados: - Mixinos (peces sin mandíbulas) 60 - Vertebrados: Lampreas (peces sin mandíbulas) 41 Peces mandibulados:
- cartilaginosos 1160 - óseos 26 000
Anfibios 4900 Reptiles 8200 Aves 8600 Mamíferos 4500
cordón nervioso dorsal hueco
notocordio faringe con aberturas branquiales
cola
mancha ocular
estructuras tentaculares alrededor de la boca
músculos segmentados (miómeros)
intestino medio
intestino posterior
aorta gónada poro de cavidad
atrial anoepidermis
Cordados invertebrados
Anfioxos (subfilo Cefalochordata): Invertebrados con forma de pez, 3-7 cm. Único grupo de cordados que conserva todos los caracteres de los cordados en la etapa adulta
cordón nervioso
notocordio
intestino
faringe con aberturas branquiales
faringe con aberturas branquiales
Tunicados (subfilo Urochordata): Tienen larvas cordadas típicas, pero los adultos sólo conservan la faringe con aberturas branquiales
Cordados invertebrados
Larva antes de experimentar metamorfosis
adulto
Esquema del adulto
agua entraagua sale
Craneados
Cordados que tienen una cubierta cerebral de cartílago o huesos (cráneo), un par de ojos y otras estructuras sensoriales en la cabeza
Los craneados son peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos
Los mixinos son los únicos cordados modernos con cráneo, pero sin columna vertebral
tentáculossensoriales
aberturas branquiales (12 pares)
glándulas mucosas
Cordados craneados
MixinosPeces invertebrados de cuerpo suave, con cráneo, pero sin mandíbulasCon un par de oídos y un par de ojos
Alimento: invertebrados suaves, peces enfermos o muertos
Sin aletas – movimiento en zigzag
Ante peligro, secretan mucosidad pegajosa
Vertebrados
Son cordados con un esqueleto interno (endoesqueleto) de cartílago o huesos con una columna ósea de soporte (columna vertebral) compuesta de vértebras. El endoesqueleto encierra y protege órganos internos; interactúa con músculos esqueléticos para desplazar el cuerpo y sus partes
Columna vertebral: encierra y protege la médula espinal (cordón espinal)
Los vertebrados modernos poseen mandíbulas (huesos articulados para la alimentación) derivadas de estructuras de soporte de branquias
Única excepción: lampreas (peces sin mandíbulas)
En los vertebrados la columna sustituyó el notocordio Mandíbulas y aletas evolucionaron en el agua – carrera evolutiva entre
depredadores y presasAletas carnosas con soportes esqueléticos se transformaron en extremidades
para arrastrarse y caminar → conquista de la tierraEn tierra, los pulmones sustituyeron a las branquias y la circulación cambió
consecuentemente
estructura de soporte para aberturas branquiales
aberturas branquiales
En peces primitivos sin mandíbulas, elementos de soporte reforzaron una serie de aberturas branquiales a ambos lados del cuerpo
Estructuras de soporte de branquias
mandíbula derivada de una estructura de soporte
En peces primitivos con mandíbulas (placodermos), los primeros elementos se modificaron y cumplieron la función de mandíbulas. El margen de la boca se reforzó con cartílago
espiráculo (abertura branquial modificada)
soporte de mandíbula
mandíbula
Tiburones y otros peces mandibulados modernos poseen fuertes soportes de mandíbulas
Evolución del esqueleto externoLos peces desarrollaron apéndices (aletas) para nadar
Las aletas pélvicas y pectorales originaron pares de extremidades en anfibios, que así empezaron a ocupar superficies terrestres
aleta caudal aleta dorsal aleta dorsal
aleta anal
aleta pectoral(un par)
aleta pélvica(un par)
Evolución de otros sistemas en vertebradosEn el mar
- La sangre de los peces se desplaza en un circuito simple desde el corazón hasta las branquias
- Los peces liberan huevos y espermatozoides al agua
En la tierra - Fueron necesarias modificaciones en el sistema respiratorio (no
más branquias, sino pulmones) y en el sistema circulatorio (ya no un circuito simple, sino dos circuitos)
- Desarrollo de riñones eficientes para conservar agua- Los anfibios liberan huevos y espermatozoides al agua, pero los
reptiles, las aves y los mamíferos desarrollaron órganos que permiten la fecundación dentro de la hembra y huevos con cáscara impermeable para evitar pérdida de agua en ambientes secos
- Sistema inmunológico bien desarrollado – leucocitos especializados para reconocer, registrar y responder rápido a patógenos
anfioxostunicados
mixinos lampreas(agnatos) peces
cartilaginosos
peces con aletas radiales peces
con aletas lobuladas
peces pulmo-nados anfibios
reptiles
aves mamíferos
amniotas
tetrápodos
vejiga natatoria o pulmones
vertebradosmandibulados
vertebrados
craneados
cordados ancestrales
Origen de los primeros peces sin mandí-bulas
Aparición de peces con mandíbulas, incluyendo placodermosy tiburones
Radiación adaptativa de peces; primeros anfibios ocupan tierra firme
Diversificación de peces y anfibios. Peces acorazados se extinguen
Aparecen los reptiles e inician diversificación. Ocaso de anfibios primitivos
Evolución de dinosaurios y reptiles marinos
Aparecen aves, mamífe-ros y anfibios modernos. Dominio de dinosaurios
Máxima diversidad de dinosaurios, pero se extinguen al final del período
Radiación adaptativa de mamíferos
Ordovícico Carbonífero Jurásico Terciario
488 443 416 359 299 251 200 146 66
Silúrico Devónico Pérmico Triásico Cretáceo
Esquema evolutivo de los cordados
Períodos
Era Mesozoica
Lampreas (agnatos) – peces sin mandíbulasPeces sin mandíbulas ni pares de aletas, que experimentan
metamorfosis. Con larvas en agua dulce, enterradas en sedimentos. Ca. 50% son parásitos de otros peces: se adhieren con un disco oral que tiene dientes de queratina
Peces mandibuladosMayoría con pares de aletas y cuerpo cubierto de
escamas. Aletas y diseño aerodinámico para reducir resistencia del agua
Peces cartilaginosos (Chondrichthyes): tienen un esqueleto de cartílago, 5-7 aberturas branquiales y mudan dientes (escamas modificadas y endurecidas)- Cerca de 850 spp. de tiburones y rayas; > marinos
Peces óseos (Osteichthyes): tienen un esqueleto de huesos, cubiertas branquiales (opérculos) y una vejiga natatoria (llena de gas para poder flotar)Tres grupos: peces con aletas radiales (actinopterigios),
peces pulmonados y peces con aletas lobuladas (sarcopterigios o celacantos)
vejiga natatoria riñón
ovario cordón nervioso
cerebro
cloaca intestino estómago hígado corazónbranquias
Peces óseos con aletas radiales
←↓
Celacanto, pez primitivo emparentado con los anfibios. Fósiles de 80 o más m.a. En 1938 se pescó uno vivo a 60 m de profundidad en Sudáfrica
Anatomía de una perca
caballito de mar
mero de coral
pejelagarto
Anfibios – Inicio de la conquista de la tierra
Tetrápodos: Vertebrados con cuatro patas
Origen a partir de peces con aletas lobuladas del Devónico
Anfibios
Primeros vertebrados terrestres; pero regresan al agua para reproducirse, pasan por metamorfosis y tienen un corazón de tres cámaras
Transición del agua a la tierra
Los vertebrados evolucionaron en los mares
Los peces óseos modernos son los vertebrados más diversos
Un grupo dio origen a tetrápodos acuáticos → modificación de extremidades en los descendientes para colonizar la tierra firme
Adaptaciones para habitar en tierra firme
a) Un pez con aletas lobuladas del Devónico
b) Acanthostega e (c) Ichthyostega, dos anfibios primitivos
d) Reconstrucción del aspecto de Acanthostega (primer plano) y de Ichthyostega (al fondo)
¿Por qué y para qué abandonar la comodidad del agua?
Anfibios modernos – animales sensiblesSalamandras
Forma corporal como probablemente fue en primeros tetrápodos - movimientos de lado a lado para caminar
CecílidosSabandijas ciegas, sin patas, que viven en madrigueras. Son como
salamandras sin patas
Sapos y ranasAdultos sin cola, con patas traseras largas y musculosas (para
saltar y nadar). Larvas (renacuajos) con branquias y cola, pero sin extremidades metamorfosis
Los anfibios dependen de fuentes permanentes de agua para reproducirse y tienen una piel delgada, no protegida por escamas – vulnerables a pérdida de hábitats, enfermedades y contaminación – reducción de poblaciones y extinción de especies
Los amniotasReptiles, aves y mamíferos son animales amniotas:
tienen embriones que se desarrollan dentro de huevos impermeables al agua, piel impermeable al agua y riñones muy eficientes – adaptaciones exitosas en ambientes secos
Dinosaurio pico de pato (Maiasaura, “lagarto buena madre”) con nidada de huevos; final del Cretáceo
Serpientes saliendo de huevos
Reptiles extintosLos dinosaurios y otros reptiles dominaron la Tierra en la era Mesozoica
(períodos Triásico, Jurásico y Cretáceo). Existen fuertes evidencias de que el impacto de uno o varios meteoritos acabó con la mayor parte de la fauna y la flora al final del Cretáceo (hipótesis K-T).
Ictiosaurio (cuerpo parecido al de un delfín moderno)
← Archaeopteryx - reptil alado y plumoso; eslabón evolutivo entre reptiles y aves ↓
Reptiles actuales
Características- Cuerpo cubierto de escamas
- Cloaca para eliminar desechos
- Cuatro extremidades casi iguales (no en serpientes)
- Fertilización interna
- Temperatura corporal determinada por el ambiente circundante (animales ectotermos)
riñón (regula agua y solutos en el cuerpo)
lóbulo olfatorio
cerebros posterior, medio y anterior
médula espinal
columna vertebral
gónada
hocico
hileras de dientes no pareados en mandíbulas superior e inferior
esófago
pulmón
corazón
hígado
estómago
intestino cloaca
Anatomía del cocodrilo
concha columna vertebral
Tortugas
- Caparazón: Concha ósea y dura cubierta de escamas sobre la columna vertebral- Sin dientes; en su lugar un pico de queratina en las mandíbulas
Tortuga de Galápagos
Tortugas marinas- Arribadas: Cientos o miles regresan a poner huevos en la playa donde nacieron ¿Cómo se orientan?- No ponen si hay luces artificiales- > en peligro de extinción
Lagartijas
Grupo más diverso de los reptiles
Innovaciones: coloraciones de aviso (¡Cuidado, soy peligroso!), cambio de color (para camuflaje), estructuras inflables para aparentar mayor tamaño
Serpientes
Reptiles sin patas. Algunas serpientes tienen huesos vestigiales de patas traseras - ¡lagartijas sin patas!
glándula de veneno
colmillo hueco
Cocodrilos y caimanesParientes cercanos de las aves
Únicos reptiles con un corazón de 4 cámaras, como la mayoría de vertebrados terrestres: un circuito va del corazón a los pulmones; de éstos con O2 hacia el corazón y del corazón al resto del cuerpo
Caimán de anteojos
AvesÚnicos animales vivientes con plumas
- Descienden de reptiles voladores (“dinosaurios voladores”); en esos reptiles las escamas se transformaron en plumas
- Plumas largas para el vuelo
- El plumón (plumas pequeñas y densas) sirven para aislar y calentar
Características
- Ponen huevos (con membranas internas: saco vitelino, amnios, corión y alantoides)
- No tienen dientes (pero las primeras aves…)
- Generan calor corporal (animales endotérmicos)
- Para el vuelo tienen un esqueleto liviano, músculos fuertes, circulación y respiración eficientes
- Alas con plumas para el vuelo
saco vitelino con yema para nutrir
el embriónembrión
amniossecreta líquido para el embrión
coriónintercambia gases
alantoides almacena desechos
cáscara endurecida con calcio
albúmina (“clara de huevo”)
Huevo de un ave (con 4 membranas)
cráneo
radio
cintura pectoral
estructura interna de hueso de extremidad
cúbito
húmero
cintura pélvica
esternón
dos músculos principales para el vuelo, unidos al esternón
Adaptaciones para el vuelo
Mamíferos
Animales que nutren a los hijos con leche, tienen pelo o al menos barbas y cuatro tipos de dientes → todo tipo de alimentos (animales omnívoros)
incisivos
caninospremolaresmolares
Evolución de los mamíferos
- Monotremas (mamíferos ponedores de huevos) y marsupiales (mamíferos con bolsa o marsupio) evolucionaron en el Jurásico
- Mamíferos placentarios (con una placenta que intercambia materiales entre la madre y el embrión) evolucionaron después
Gran radiación adaptativa de los mamíferos después de la desaparición de los grandes dinosaurios
La deriva continental influyó decisivamente en la distribución geográfica y la diversificación de los mamíferos
Pangea
masa terrestre sureña
A Hace ca. 150 m.a. (Jurásico) evolucio-naron los primeros monotremas y mar-supiales, que migra-ron a través del supercontinente Pangea
B Hace 130 a 85 m.a. (Cretáceo) aparecieron los mamíferos placentarios y empezaron a dispersarse. Monotremas y marsupiales que vivieron en la masa terrestre sur evolu-cionaron aislados de los mamíferos placentarios
C Hace ca. 65 m.a. se inició la expansión geográfica y adaptativa de los mamíferos. Marsupiales y primeros mamíferos placentarios desplazaron a los monotremas enSudamérica
D Hace ca. 5 m.a. (Plioceno) mamíferos placentarios avanzados invadieron Sudamérica; con el tiempo provoca-ron la extinción de la mayoría de marsupiales y de placentarios primiti-vos
Aparición de los grupos de mamíferosen el tiempo geológico
Rinoceronte jirafa (Indricotherium) - vivió en Asia en el Oligoceno (ca. 20 a 35 m.a.)
Mamíferos actuales
Los monotremas ponen huevos coriáceos- oso hormiguero espinoso
- ornitorrinco
Los marsupiales nacen inmaduros y se desarrollan en un marsupio- canguros, coalas, zarigüeya,
demonio de Tasmania, etc.
Los placentarios (euterios) son la mayoría de mamíferos actuales- Grupos más diversos son roedores
y murciélagos
Marsupiales
koala
zorro pelón (Didelphis marsupialis)
demonio de Tasmania (único marsupial carnívoro)zarigüeya (Didelphis sp.)
lobo marsupial de Tasmania - depredador extinto (?) en 1936
La placenta* Órgano de intercambio gaseoso y de nutrientes entre la madre y el feto; es un tejido con función protectora y hormonal* Con cuatro estructuras (de exterior a interior):- corión: está en contacto directo con la mucosa del útero - intercambio de gases- alantoides: tejido muy vascularizado que se forma a partir del intestino, incrementa de tamaño hasta rodear al feto - líquido alantoides (desechos)- amnios: con líquido amniótico que rodea al feto- saco vitelino: nutre al feto
cordón umbilical vellos coriónicosplaca coriónica
vasos sanguíneos maternos
espacio intervelloso
Mamíferos placentados
ballena azul (200 ton.) y esqueleto comparado con el tamaño de una persona manatí
ardilla
murciélago vampiro
tepezcuintle
delfín
cabro de monte
mapache danta
Primates y homínidosPrimates: Subgrupo de mamíferos que incluye
prosimios, monos, simios y humanos
Antropoides: Monos, simios y humanos
Homínidos: Simios y humanos
Cinco rasgos exitosos de los humanos
- Visión diurna mejorada (visión binocular)
- Andar bípedo, que deja manos libres
- Manos con pulgar opuesto: agarre de fuerza y agarre de precisión
- Mandíbulas y dientes modificados (dieta omnívora)
- Cerebro complejo, comportamiento complejo, cultura (transmisión de aprendizajes entre individuos y generaciones)
Primates
tarsio (un prosimio)
mono araña gorila
Esqueletos de un mono (izq.), un gorila (centro) y un humano.
Adaptaciones para trepar, saltar y caminar
a Orificio detrás del cráneo; columna vertebral gen. paralela al terreno o al tallo de las plantas
b Orificio cerca de la base del cráneo; columna vertebral gen. perpendicular al terreno
Adaptaciones para caminar: Ubicación del foramen magnum en un caminante tetrápodo (a) y en uno bípedo, erguido (b)
Manos hechas para cambiar el mundo
Agarre de fuerza (movimiento prensil) y agarre de precisión (movimiento oponible) desarrollo y uso de herramientas, armas y nuevas tecnologías
Modificación anatómica clave: Pulgar oponible
agarre de fuerza
agarre de precisión
Cronología evolutiva de los primates
65 m.a.: Registro fósil de primeros primates (pequeños, parecidos a musarañas, insectívoros)
36 m.a.: Aparecen monos (“antropoides”) arborícolas
23-18 m.a.: Primeros hominoides (simios primitivos)
6 m.a.: Los homínidos empiezan a divergir. Una rama origina a chimpancés y gorilas; otra a humanos y parientes extintos
Primeros primates
a) Tupaya (Tupaia) del sudeste asiático, pariente cercano de los primates modernos; b) primate primitivo (Plesiadapis; Eoceno, ca. 55 m.a.) similar a la tupaya; c) Aegyptopithecus (“mono de Egipto”), mono del Oligoceno (ca. 35 m.a.); d) Proconsul africanus (Mioceno, 15-18 m.a.), pequeño homínido primitivo.
a b c d e
Sahelanthropus tchadensis
6 m.a.
Australopithecus africanus
3,2–2,3 m.a.
Paranthropus boisei
2,3–1,2 m.a.
Homo habilis 1,9–1,6 m.a.
Homo erectus 1,9 m.a.–
53 000 años
Aparición de humanos primitivos
6-8 m.a.: Primeros homínidos de África
AustralopitécidosPrimeros homínidos bípedos (Australopithecus, “mono del sur”)
Probablemente fueron los antecesores de los humanos
Australopithecus afarensis (“Lucy”), África, hace 3,2 m.a.
chimpancé con dedo pulgar oponible en los pies
Huellas fosilizadas en ceniza volcánica húmeda, Laetoli, Tanzania, hace 3,7 m.a. El arco, el dedo gordo y las marcas del talón indican que son huellas de homínidos bípedos.
Primeros humanosHace 1,8 m.a.: En África Homo erectus tenía un cerebro
relativamente grande, usaba herramientas simples de roca y hacía fogatas (?)
Herramientas de piedra del cañón de Olduvai, Tanzania. Un cortador tosco, uno más elaborado, un hacha manual y un cuchillo
Aparición de los humanos modernos
Cambios climáticos y recursos disponibles: fuerzas selectivas que moldearon la anatomía y el comportamiento de los primeros humanos y de los antecesores primates
Plasticidad conductual y cultural: rasgo adaptativo que favoreció migración y colonización desde África hacia el resto del mundo
Homo erectus evolucionó en África y se estableció en muchas regiones del mundo
Homo sapiens neanderthalensis (a), Homo sapiens sapiens (moderno) (b) y Homo floresiensis (c) son descendientes de H. erectus es una hipótesis, no un hecho comprobado
Dos hipótesis para explicar el origen de Homo sapiens
Hipótesis multirregional: Poblaciones de Homo erectus evolucionaron lentamente en África y otras regiones hasta originar el H. sapiens (apoyo, aunque débil, de registro fósil: por ej., fósiles asiáticos de H. erectus son más similares a los asiáticos modernos que a otros grupos humanos)
Hipótesis de sustitución: Homo sapiens surgió de una sola población subsahariana de H. erectus en los últimos 200 000 años. Grupos de H. sapiens llegaron a regiones ocupadas por H. erectus y provocaron la extinción de éstos. Hipótesis más aceptada, con apoyo genético (gran similitud genética entre humanos actuales) y fósil: fósiles más antiguos en África oriental (195 000 años), menos antiguos en Medio Oriente (100 000 años), Australia (60 000 años) y Europa (40 000 años)
- Hace ca. 120 000 años se inició un éxodo humano desde África debido en parte a cambios climáticos globales. Destinos: norte de África, Medio Oriente, Eurasia y Australia
- “Hace 15 000 años grupos humanos atravesaron un puente terrestre desde Siberia hacia América del Norte”…
Cueva de las Manos, Patagonia, Argentina, con dibujos de manos, animales y trazos abstractos de 9300 años
En realidad, la colonización del continente americano debió empezar mucho antes
Homo floresiensisHomo rudolfensis
Homo habilis Homo sapiens
Australopithecus anamensis Australopithecus
africanusHomo erectus
Australopithecus afarensis Australopithecus garhi
Homo neandertalensis
Paranthropus robustusParanthropus aethiopicus
Paranthropus boisei
4 3 2 1 presente
Tiempo (hace millones de años)
Escala temporal de los géneros homínidos
Un fósil hallado en Etiopía revela que Homo sapiens existía hace ca. 200 000 años: dientes, huesos faciales y mandíbulas más pequeños, cráneo más alto y redondeado, cerebro más grande y, crucial en la evolución humana, desarrollo de partes del cerebro que hacen posible la comunicación por lenguaje y otros sonidos.
Todos los antepasados y los parientes cercanos de Homo sapiens se extinguieron
Lucy