27.2: Características utilizadas para clasificar animales
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- 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
¿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 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.
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
¿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.
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.
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