27.2: Características utilizadas para clasificar animales

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Habilidades para Desarrollar

Explicar las diferencias en los planes corporales de los animales que apoyan la clasificación animal básica
Comparar y contrastar el desarrollo embrionario de protostomas y deuterostomas

Los científicos han desarrollado un esquema de clasificación que categoriza a todos los miembros del reino animal, aunque hay excepciones a la mayoría de las “reglas” que rigen la clasificación animal (Figura\(\PageIndex{1}\)). Los animales se clasifican principalmente de acuerdo con características morfológicas y de desarrollo, como un plan corporal. Una de las características más destacadas del plan corporal de los verdaderos animales es que son morfológicamente simétricos. Esto significa que su distribución de las partes del cuerpo se equilibra a lo largo de un eje. Las características adicionales incluyen el número de capas de tejido formadas durante el desarrollo, la presencia o ausencia de una cavidad corporal interna, y otras características del desarrollo embriológico, como el origen de la boca y el ano.

Conexión de arte

El árbol filogenético de metazoos, o animales, se ramifica en parazoos sin tejidos y eumetazoos con tejidos especializados. Los parazoos incluyen Porifera, o esponjas. Los eumetazoos se ramifican en Radiata, animales diploblásticos con simetría radial y Bilateria, animales triploblásticos con simetría bilateral. Radiata incluye cnidarios y ctenóforos (gelatinas de peine). La bilateria se ramifica en Acoela, que no tiene cavidad corporal, y Protostomía y Deuterostomia, que poseen una cavidad corporal. Los deuterostomas incluyen cordados y equinodermos. La protostomía se ramifica en Lophotrochozoa y Ecdysozoa. Ecdisozoa incluye artrópodos y nematodos, o lombrices intestinales. Lophotrochozoa incluye Mollusca, Annelida, Brachopoda, Ectoprocta, Rotifera y Platyhelminthes. — Figura\(\PageIndex{1}\): El árbol filogenético de los animales se basa en evidencias morfológicas, fósiles y genéticas.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

Los eumetazoos tienen tejidos especializados y los parazoos no.
Lophotrocozoa y Ecdysozoa son ambos Bilataria.
Acoela y Cnidaria poseen simetría radial.
Los artrópodos están más estrechamente relacionados con los nematodos que con los anélidos.

Caracterización animal basada en simetría corporal

En un nivel muy básico de clasificación, los animales verdaderos pueden dividirse en gran medida en tres grupos según el tipo de simetría de su plano corporal: radialmente simétrico, bilateralmente simétrico y asimétrico. La asimetría es una característica única de Parazoa (Figura\(\PageIndex{2}\)). Sólo unos pocos grupos de animales muestran simetría radial. Todos los tipos de simetría son adecuados para satisfacer las demandas únicas del estilo de vida de un animal en particular.

La simetría radial es la disposición de las partes del cuerpo alrededor de un eje central, como se ve en un vaso para beber o pastel. Da como resultado que los animales tengan superficies superior e inferior pero sin lados izquierdo y derecho, ni frontal o posterior. Las dos mitades de un animal radialmente simétrico pueden describirse como el lado con boca o “lado oral”, y el lado sin boca (el “lado aboral”). Esta forma de simetría marca los planos corporales de los animales del filo Ctenophora y Cnidaria, incluyendo medusas y anémonas marinas adultas (Figura 27.2.2). La simetría radial equipa a estas criaturas marinas (que pueden ser sedentarias o solo capaces de moverse lentamente o flotar) para experimentar el ambiente por igual desde todas las direcciones.

La parte A muestra varias esponjas, las cuales forman manojos irregulares y con baches en el fondo del mar. La parte b muestra una medusa con tentáculos largos y delgados, que irradian de un cuerpo flexible en forma de disco. La parte c muestra una anémona sentada en el fondo del mar con tentáculos gruesos, irradiando hacia arriba de un cuerpo en forma de copa. La parte d muestra una mariposa negra con dos alas simétricas. — Figura\(\PageIndex{2}\): La esponja (a) es asimétrica. La (b) medusa y (c) anémona son radialmente simétricas, y la (d) mariposa es bilateralmente simétrica. (crédito a: modificación de obra de Andrew Turner; crédito b: modificación de obra de Robert Freiburger; crédito c: modificación de obra de Samuel Chow; crédito d: modificación de obra de Cory Zanker)

La simetría bilateral implica la división del animal a través de un plano sagital, resultando en dos imágenes especulares, mitades derecha e izquierda, como las de una mariposa (Figura\(\PageIndex{2}\)), cangrejo o cuerpo humano. Los animales con simetría bilateral tienen “cabeza” y “cola” (anterior vs. posterior), frontal y posterior (dorsal vs ventral), y lados derecho e izquierdo (Figura\(\PageIndex{3}\)). Todos los animales verdaderos excepto aquellos con simetría radial son bilateralmente simétricos. La evolución de la simetría bilateral que permitió la formación de extremos anterior y posterior (cabeza y cola) promovió un fenómeno llamado cefalización, que se refiere a la recolección de un sistema nervioso organizado en el extremo anterior del animal. A diferencia de la simetría radial, que es la más adecuada para estilos de vida estacionarios o de movimiento limitado, la simetría bilateral permite un movimiento aerodinámico y direccional. En términos evolutivos, esta forma simple de simetría promovió la movilidad activa y aumentó la sofisticación de las relaciones de búsqueda de recursos y depredador-presa.

La ilustración muestra el cuerpo de una mujer disecado en planos. El plano coronal separa el frente de la parte posterior. La parte frontal del cuerpo es el lado ventral, y la parte posterior del cuerpo es el lado dorsal. La parte superior del cuerpo se define como craneal, y la parte inferior del cuerpo se define como caudal. El plano sagital disecciona el cuerpo de lado a lado. La línea medial pasa por el centro del cuerpo. Las áreas a la izquierda y derecha de la línea medial se definen como laterales. Las partes del cuerpo cercanas a la línea medial son proximales, y las más alejadas son distales. — Figura\(\PageIndex{3}\): El cuerpo humano bilateralmente simétrico puede dividirse en planos.

Los animales del filo Echinodermata (como estrellas de mar, dólares de arena y erizos de mar) muestran simetría radial cuando son adultos, pero sus estadios larvales exhiben simetría bilateral. Esto se denomina simetría radial secundaria. Se cree que evolucionaron a partir de animales bilateralmente simétricos; así, se clasifican como bilateralmente simétricos.

Enlace al aprendizaje

Mira este video para ver un boceto rápido de los diferentes tipos de simetría corporal.

Caracterización Animal Basada en Características del Desarrollo Embriológico

La mayoría de las especies animales se someten a una separación de tejidos en capas germinales durante el desarrollo embrionario. Recordemos que estas capas germinales se forman durante la gastrulación, y que están predeterminadas para desarrollarse en los tejidos y órganos especializados del animal. Los animales desarrollan dos o tres capas de gérmenes embrionarios (Figura\(\PageIndex{4}\)). Los animales que presentan simetría radial desarrollan dos capas germinales, una capa interna (endodermo) y una capa externa (ectodermo). A estos animales se les llama diploblastos. Los diploblastos tienen una capa no viva entre el endodermo y el ectodermo. Los animales más complejos (aquellos con simetría bilateral) desarrollan tres capas de tejido: una capa interna (endodermo), una capa externa (ectodermo) y una capa media (mesodermo). Los animales con tres capas de tejido se denominan triploblastos.

Conexión de arte

La ilustración izquierda muestra las dos capas germinales embrionarias de un diploblasto. La capa interna es el endodermo, y la capa externa es el ectodermo. Intercalada entre el endodermo y el ectodermo hay una capa no viva. La ilustración derecha muestra las tres capas germinales embrionarias de un triploblasto. Al igual que el diploblasto, el triploblasto tiene un endodermo interno y un ectodermo externo. Intercalado entre estas dos capas se encuentra un mesodermo vivo. — Figura\(\PageIndex{4}\): Durante la embriogénesis, los diploblastos desarrollan dos capas germinales embrionarias: un ectodermo y un endodermo. Los triploblastos desarrollan una tercera capa, el mesodermo, entre el endodermo y el ectodermo.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre diploblastos y triploblastos es falsa?

Los animales que muestran simetría radial son diploblastos.
Los animales que presentan simetría bilateral son triploblastos.
El endodermo da lugar al revestimiento del tracto digestivo y del tracto respiratorio.
El mesodermo da origen al sistema nervioso central.

Cada una de las tres capas germinales está programada para dar lugar a tejidos y órganos corporales particulares. El endodermo da lugar al revestimiento del tracto digestivo (incluyendo el estómago, los intestinos, el hígado y el páncreas), así como al revestimiento de la tráquea, los bronquios y los pulmones del tracto respiratorio, junto con algunas otras estructuras. El ectodermo se desarrolla en la cubierta epitelial externa de la superficie corporal, el sistema nervioso central y algunas otras estructuras. El mesodermo es la tercera capa germinal; se forma entre el endodermo y el ectodermo en triploblastos. Esta capa germinal da lugar a todos los tejidos musculares (incluidos los tejidos cardíacos y los músculos de los intestinos), tejidos conectivos como el esqueleto y las células sanguíneas, y la mayoría de los otros órganos viscerales como los riñones y el bazo.

Presencia o Ausencia de un Celoma

La subdivisión adicional de los animales con tres capas germinales (triploblastos) da como resultado la separación de los animales que pueden desarrollar una cavidad corporal interna derivada del mesodermo, llamada celoma, y los que no. Esta cavidad celómica epitelial revestida de células representa un espacio, generalmente lleno de líquido, que se encuentra entre los órganos viscerales y la pared corporal. Alberga muchos órganos como el sistema digestivo, los riñones, los órganos reproductivos y el corazón, y contiene el sistema circulatorio. En algunos animales, como los mamíferos, la parte del celoma llamada cavidad pleural proporciona espacio para que los pulmones se expandan durante la respiración. La evolución del celoma está asociada a muchas ventajas funcionales. Principalmente, el celoma proporciona amortiguación y absorción de impactos para los principales sistemas de órganos. Los órganos alojados dentro del celoma pueden crecer y moverse libremente, lo que promueve el desarrollo y colocación óptimos de los órganos. El celoma también proporciona espacio para la difusión de gases y nutrientes, así como flexibilidad corporal, promoviendo una mejor motilidad animal.

Los triploblastos que no desarrollan un celoma se llaman acoelomas, y su región mesodermo está completamente llena de tejido, aunque todavía tienen una cavidad intestinal. Ejemplos de acoelomas incluyen animales en el filo Platyhelminthes, también conocidos como gusanos planos. Los animales con un celoma verdadero se llaman eucoelomados (o celomados) (Figura\(\PageIndex{5}\)). Un verdadero celoma surge completamente dentro de la capa germinal del mesodermo y está revestido por una membrana epitelial. Esta membrana también reviste los órganos dentro del celoma, conectándolos y manteniéndolos en posición al tiempo que les permite algo de libre movimiento. Los anélidos, moluscos, artrópodos, equinodermos y cordados son todos eucoelomas. Un tercer grupo de triploblastos tiene un celoma ligeramente diferente derivado en parte del mesodermo y en parte del endodermo, el cual se encuentra entre las dos capas. Aunque siguen siendo funcionales, estos se consideran falsos celomas, y a esos animales se les llama pseudocoelomados. El filo Nematoda (lombrices intestinales) es un ejemplo de pseudocoeloma. Los verdaderos celomas se pueden caracterizar aún más en función de ciertas características de su desarrollo embriológico temprano.

La parte a muestra el plano corporal de los acoelomas, incluidos los gusanos planos. Los acoelomas tienen una cavidad digestiva central. Fuera de esta cavidad digestiva hay tres capas de tejido: un endodermo interno, un mesodermo central y un ectodermo externo. En la foto se muestra un gusano plano nadador, que tiene la apariencia de una cinta negra y rosa con volante. La parte b muestra el plan corporal de los eucoelomas, que incluyen anélidos, moluscos, artrópodos, equinodermos y cordados. Los eucoelomas tienen las mismas capas de tejido que los acoelomas, pero dentro del mesodermo existe una cavidad llamada celoma. El celoma se divide en dos partes simétricas que están separadas por dos radios de mesodermo. En la foto se muestra un anélido nadador conocido como gusano de la sangre. La lombriz tiene un cuerpo tubular que se estrecha en cada extremo. Numerosos apéndices irradian desde ambos lados. La parte c muestra el plano corporal de los pseudocoelomas, que incluyen lombrices intestinales. Al igual que los acoelomas y eucoelomas, los pseudocoelomas tienen un endodermo, un mesodermo y un ectodermo. Sin embargo, en los pseudocoelomas, un pseudocelum separa el endodermo del mesodermo. La foto muestra una lombriz, o nematodo, que tiene un cuerpo tubular. — Figura\(\PageIndex{5}\): Los triploblastos pueden ser (a) acoelomatos, (b) eucoelomatos o (c) pseudocoelomatos. Los acoelomas no tienen cavidad corporal. Los eucoelomas tienen una cavidad corporal dentro del mesodermo, llamada celoma, que está forrada con mesodermo. Los pseudocoelomas también tienen una cavidad corporal, pero se interpone entre el endodermo y el mesodermo. (crédito a: modificación de obra por Jan Derk; crédito b: modificación de obra por NOAA; crédito c: modificación de obra por USDA, ARS)

Desarrollo Embrionario de la Boca

Los eucoelomas tribloblásticos simétricos bilateralmente se pueden dividir en dos grupos en función de las diferencias en su desarrollo embrionario temprano. Los protostomos incluyen artrópodos, moluscos y anélidos. Los deuterostomas incluyen animales más complejos como los cordados pero también algunos animales simples como los equinodermos. Estos dos grupos se separan en función de qué apertura de la cavidad digestiva se desarrolla primero: boca o ano. La palabra protostoma proviene de la palabra griega que significa “boca primero”, y deuterostoma se origina de la palabra que significa “boca segunda” (en este caso, el ano se desarrolla primero). La boca o el ano se desarrolla a partir de una estructura llamada blastoporo (Figura\(\PageIndex{6}\)). El blastoporo es la indentación formada durante las etapas iniciales de gastrulación. En etapas posteriores, se forma una segunda abertura, y estas dos aberturas eventualmente darán lugar a la boca y al ano (Figura\(\PageIndex{6}\)). Durante mucho tiempo se ha creído que el blastoporo se desarrolla en la boca de los protostomos, con la segunda abertura desarrollándose hacia el ano; lo contrario es cierto para los deuterostomas. Sin embargo, la evidencia reciente ha desafiado esta visión del desarrollo del blastoporo de los protostomos y la teoría sigue siendo objeto de debate.

Otra distinción entre protostomos y deuterostomas es el método de formación del celoma, comenzando desde la etapa de gastrula. El celoma de la mayoría de los protostomas se forma a través de un proceso llamado esquizocoely, lo que significa que durante el desarrollo, una masa sólida del mesodermo se divide y forma la abertura hueca del celoma. Los deuterostomas difieren en que su celoma se forma a través de un proceso llamado enterocoely. Aquí, el mesodermo se desarrolla como bolsas que se pellizcan del tejido endodérmico. Estas bolsas eventualmente se fusionan para formar el mesodermo, que luego da lugar al celoma.

La distinción más temprana entre protostomos y deuterostomas es el tipo de escisión que sufre el cigoto. Los protostomas sufren escisión espiral, lo que significa que las células de un polo del embrión se rotan, y así se desalinean, con respecto a las células del polo opuesto. Esto se debe al ángulo oblicuo de la escisión. Los deuterostomas se someten a escisión radial, donde los ejes de escisión son paralelos o perpendiculares al eje polar, dando como resultado la alineación de las células entre los dos polos.

La ilustración compara el desarrollo de protostomas y deuterostomas. Tanto en protostomos como en deuterostomas, la gastrula, que se asemeja a una bola hueca de células, contiene una indentación llamada blastoporo. En los protostomas, se forman dos capas circulares de mesodermo dentro de la gastrula, conteniendo la cavidad celoma. A medida que se desarrolla el protostomo, el mesodermo crece y se fusiona con la capa celular de gastrula. El blastoporo se convierte en la boca, y se forma una segunda abertura opuesta a la boca, que se convierte en el ano. En los deuterostomas, dos grupos de células de gastrula en el blastoporo crecen hacia adentro para formar el mesodermo. A medida que se desarrolla el deuterostoma, el mesodermo se pellizca y se fusiona, formando una segunda cavidad corporal. El plano corporal del deuterostoma en esta etapa se ve muy similar al del protostoma, pero el blastoporo se convierte en el ano, y la segunda abertura se convierte en la boca. — Figura\(\PageIndex{6}\): Los eucoelomas se pueden dividir en dos grupos en función de su desarrollo embrionario temprano. En los protostomos, parte del mesodermo se separa para formar el celoma en un proceso llamado esquizocoely. En los deuterostomas, el mesodermo se pellizca para formar el celoma en un proceso llamado enterocoely. Durante mucho tiempo se creía que el blastoporo se desarrollaba en la boca en los protostomos y en el ano en los deuterostomas, pero la evidencia reciente desafía esta creencia.

Existe una segunda distinción entre los tipos de escisión en protostomos y deuterostomas. Además de la escisión en espiral, los protostomas también experimentan una escisión determinada. Esto significa que incluso en esta etapa temprana, el destino de desarrollo de cada célula embrionaria ya está determinado. Una célula no tiene la capacidad de convertirse en ningún tipo de célula. En contraste, los deuterostomas experimentan una escisión indeterminada, en la que las células aún no están predeterminadas en esta etapa temprana para desarrollarse en tipos celulares específicos. Estas células se denominan células indiferenciadas. Esta característica de los deuterostomas se refleja en la existencia de células madre embrionarias familiares, las cuales tienen la capacidad de desarrollarse en cualquier tipo celular hasta que su destino se programa en una etapa posterior de desarrollo.

Conexión de la evolución: La evolución del Celom

Uno de los primeros pasos en la clasificación de los animales es examinar el cuerpo del animal. Estudiar las partes del cuerpo nos dice no sólo los papeles de los órganos en cuestión sino también cómo puede haber evolucionado la especie. Una de esas estructuras que se utiliza en la clasificación de los animales es el celoma. Un celoma es una cavidad corporal que se forma durante el desarrollo embrionario temprano. El celoma permite la compartimentación de las partes del cuerpo, de manera que pueden evolucionar diferentes sistemas de órganos y es posible el transporte de nutrientes. Adicionalmente, debido a que el celoma es una cavidad llena de líquido, protege los órganos del choque y la compresión. Los animales simples, como gusanos y medusas, no tienen celoma. Todos los vertebrados tienen un celoma que les ayudó a evolucionar complejos sistemas de órganos.

Los animales que no tienen celoma se llaman acoelomados. Las lombrices planas y tenias son ejemplos de acoelomas. Dependen de la difusión pasiva para el transporte de nutrientes a través de su cuerpo. Adicionalmente, los órganos internos de los acoelomas no están protegidos de la trituración.

Los animales que tienen un celoma verdadero se llaman eucoelomas; todos los vertebrados son eucoelomados. El celoma evoluciona a partir del mesodermo durante la embriogénesis. La cavidad abdominal contiene el estómago, el hígado, la vesícula biliar y otros órganos digestivos. Otra categoría de animales invertebrados basada en la cavidad corporal son los pseudocoelomas. Estos animales tienen una pseudo-cavidad que no está completamente forrada por el mesodermo. Los ejemplos incluyen nematodos parásitos y pequeños gusanos. Se cree que estos animales han evolucionado a partir de los celomas y pueden haber perdido su capacidad de formar un celoma a través de mutaciones genéticas. Así, este paso en la embriogénesis temprana —la formación del celoma— ha tenido un gran impacto evolutivo en las diversas especies del reino animal.

Resumen

Los organismos en el reino animal se clasifican en función de su morfología corporal y desarrollo. Los verdaderos animales se dividen en aquellos con simetría radial versus bilateral. Generalmente, los animales más simples y a menudo no móviles muestran simetría radial. Los animales con simetría radial también se caracterizan generalmente por el desarrollo de dos capas germinales embriológicas, el endodermo y el ectodermo, mientras que los animales con simetría bilateral generalmente se caracterizan por el desarrollo de una tercera capa germinal embriológica, el mesodermo. Los animales con tres capas germinales, llamadas triploblastos, se caracterizan además por la presencia o ausencia de una cavidad corporal interna llamada celoma. La presencia de un celoma ofrece muchas ventajas, y los animales con celoma pueden denominarse verdaderos celomados o pseudocoelomados, dependiendo de qué tejido da origen al celoma. Los celomas se dividen además en uno de los dos grupos llamados protostomos y deuterostomas, con base en una serie de características de desarrollo, incluyendo diferencias en la escisión de cigotos y el método de formación del celoma.

Conexiones de arte

Figura\(\PageIndex{1}\): ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

Los eumetazoos tienen tejidos especializados y los parazoos no.
Lophotrocozoa y Ecdysozoa son ambos Bilataria.
Acoela y Cnidaria poseen simetría radial.
Los artrópodos están más estrechamente relacionados con los nematodos que con los anélidos.

Responder: C

Figura\(\PageIndex{4}\): ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre diploblastos y triploblastos es falsa?

Los animales que muestran simetría radial son diploblastos.
Los animales que presentan simetría bilateral son triploblastos.
El endodermo da lugar al revestimiento del tracto digestivo y del tracto respiratorio.
El mesodermo da origen al sistema nervioso central.

Responder: D

Glosario

acoeloma: animal sin cavidad corporal

simetría bilateral: tipo de simetría en el que solo hay un plano de simetría, por lo que las mitades izquierda y derecha de un animal son imágenes especulares

blastoporo: indentación formada durante la gastrulación, evidente en la etapa de gastrulación

celoma: cavidad corporal forrada

Determinar la escisión: el destino del tejido del desarrollo de cada célula embrionaria ya está determinado

deuterostoma: blastopore se desarrolla en el ano, con la segunda abertura desarrollándose en la boca

diploblasto: animal que se desarrolla a partir de dos capas germinales

enterocoely: El mesodermo de los deuterostomas se desarrolla como bolsas que se pellizcan del tejido endodérmico, la cavidad contenida dentro de las bolsas se convierte en celoma

eucoeloma: animal con una cavidad corporal completamente revestida con tejido mesodérmico

escisión indeterminada: etapa temprana de desarrollo cuando las células germinales o “células madre” aún no están predeterminadas para convertirse en tipos específicos de células

protostomo: blastopore se desarrolla en la boca de los protostomos, con la segunda abertura desarrollándose en el ano

pseudocoeloma: animal con una cavidad corporal ubicada entre el mesodermo y el endodermo

escote radial: los ejes de escisión son paralelos o perpendiculares al eje polar, lo que resulta en la alineación de las células entre los dos polos

simetría radial: tipo de simetría con múltiples planos de simetría, con partes del cuerpo (rayos) dispuestas alrededor de un disco central

esquizocoely: durante el desarrollo de protostomos, una masa sólida de mesodermo se divide y forma la abertura hueca del celoma

escote en espiral: las células de un polo del embrión se rotan o desalinean con respecto a las células del polo opuesto

triploblasto: animal que se desarrolla a partir de tres capas germinales