LA CLASSIFICAZIONE DEI VIVENTI Sistematica ramo della biologia

LA CLASSIFICAZIONE DEI VIVENTI

Sistematica ramo della biologia che studia la classificazione dei viventi Tassonomia sistema di classificazione gerarchica dei gruppi, basato sulle loro relazioni evolutive

Carlo Linneo (1707 -1778 ) primo sistema ordinato di classificazione Organizzò un sistema gerarchico suddiviso in sette categorie principali: il regno, il phylum (per gli animali) o la divisione (per le piante), la classe, l'ordine, la famiglia, il genere e la specie

Unità fondamentale del sistema: la specie Anche il phylum è una categoria molto importante, i suoi membri mostrano caratteristiche anatomiche originali, diverse da quelle degli altri phylum e risultato di una precisa tendenza evolutiva

Data la grande varietà dei viventi sono state poi create ulteriori suddivisioni, indicate con i prefissi super-, sotto-, infra-. Una certa, classe, per esempio, può essere formata da due o più sottoclassi, ciascuna comprendente uno o più ordini. Questo sistema di classificazione si fonda sul concetto di precedenza e inclusione le diverse categorie sistematiche sono disposte in modo tale che ognuna è inclusa in quella precedente e comprende tutte quelle successive

Il sistema di classificazione di Linneo è in vigore, nelle sue linee fondamentali, ancora oggi. Linneo però, era fermamente convinto dell'immutabilità delle specie nel tempo.

La moderna classificazione è invece fondata sull'idea di evoluzione e sulle teorie evolutive, è basata sul sistema di Linneo, re interpretato in base alla parentela evolutiva esistente tra gli organismi Una questione fondamentale nella classificazione evolutiva è l'origine di una somiglianza o una differenza

Le strutture che hanno un'origine comune, ma non necessariamente una funzione comune sono definite Omologhe (per esempio l'ala di un Uccello e la zampa di un cavallo). Viceversa le strutture che hanno la stessa funzione, somiglianza superficiale, ma origini evolutive del tutto differenti sono definite Analoghe (per esempio l'ala di un uccello e l'ala di un insetto). Per la classificazione evolutiva è importante individuare le strutture omologhe

Sequenze amminoacidiche di proteine omologhe Esistono proteine che hanno lo stesso significato funzionale in tutti gli esseri viventi Queste proteine, pur avendo la stessa funzione, presentano differenze nella sequenza amminoacidica dovute a mutazioni accumulate nel corso dell'evoluzione, senza alterarne la funzionalità. Lo studio delle sequenze amminoacidiche di queste proteine permette di ricostruire un albero genealogico in cui ad una maggiore differenza nella sequenza corrisponde una maggiore distanza evolutiva.

La stessa cosa può essere fatta analizzando le differenze presenti in tratti omologhi di acidi nucleici, in particolare a questo scopo si studiano specifiche porzioni di RNA ribosomiale.

Lo studio comparato di acidi nucleici e proteine ha dimostrato che le loro strutture si dispongono secondo una logica filogenetica: molecole di specie morfologicamente diverse, hanno sequenze amminoacidiche meno simili rispetto a molecole di organismi più strettamente imparentati.

LA NOMENCLATURA BINOMIA Ogni specie viene indicata con due nomi latini: il primo si riferisce al genere ed è un sostantivo, il secondo indica la specie ed è di solito un aggettivo. Il nome scientifico della specie umana è Homo sapiens, quello del protozoo parassita che provoca la malaria è Plasmodium falciparum ecc.

5 Regni Tutti gli organismi viventi sono classificati in 5 regni, individuati in base a: tipo cellulare complessità strutturale tipo e modalità di nutrizione Monere Protisti Funghi Piante Animali

Le Monere appartengono a questo regno tutti i procarioti, sia quelli esclusivamente aerobi, che quelli esclusivamente anaerobi. Questo regno ha 2 phylum principali: i batteri e le alghe azzurre (o cianobatteri) Dal punto di vista del metabolismo, si individuano, all'interno di questo regno, 4 principali gruppi:

Fotoautotrofi: sintetizzano i composti organici partendo dalla anidride carbonica ed utilizzando come fonte energetica la luce solare Fotoeterotrofi: utilizzano la luce per generare energia sottoforma di ATP, ma non sono in grado di fissare l'anidride carbonica, necessitano quindi di carbonio organico Chemioautotrofi: sono in grado di fissare l'anidride carbonica ed ossidano composti inorganici per ricavare energia Chemioeterotrofi: traggono energia e componenti strutturali da sostanze dell’ambiente circostante

I BATTERI procarioti unicellulari, non hanno organelli citoplasmatici specializzati ad eccezione dei ribosomi, non hanno nucleo, il DNA è una molecola circolare La riproduzione è di tipo asessuato, si hanno tuttavia meccanismi di scambio di piccole quantità di materiale genetico, come eventi disgiunti dalla riproduzione. La divisione cellulare dei batteri avviene dopo che il batterio ha duplicato il materiale genetico ed è aumentato in dimensione, per scissione binaria. I batteri possiedono una parete cellulare e se le condizioni ambientali diventano sfavorevoli, alcuni sono in grado di formare spore resistenti. Le spore possono rimanere quiescenti a lungo, nell'attesa che le condizioni ambientali tornino favorevoli

I batteri possono essere eterotrofi o autotrofi Tra gli autotrofi si distinguono quelli fotosintetici e quelli chemiosintetici. I fotosintetici sfruttano la luce per ricavare l'energia necessaria per la sintesi delle molecole organiche, utilizzano H 2 S anzichè H 20 come donatore di elettroni e non producono quindi O 2. I chemiosintetici ricavano l’energia necessaria per il loro metabolismo dalla ossidazione di sostanze minerali

Batteri eterotrofi alcuni ottengono i composti organici dai tessuti o dai liquidi corporei di altri organismi viventi parassiti appartengono a questo gruppo i batteri patogeni, che per la maggior parte però sono saprobi, si nutrono cioè di materiale organico morto Fra i patogeni alcuni provocano gravi malattie come il tetano, la polmonite e la tubercolosi Alcuni ceppi batterici fissano l'azoto atmosferico Alcuni tipi di batteri producono antibiotici, sostanze che uccidono altri microrganismi o ne inibiscono la crescita.

alghe azzurre procarioti unicellulari dotati di parete cellulare, sono organismi autotrofi, effettuano la fotosintesi con un meccanismo simile a quello delle piante. Possiedono sistemi di membrane interne, coinvolte nello svolgimento della fotosintesi, simili ai tilacoidi dei cloroplasti e la clorofilla rappresenta il principale pigmento per l'assorbimento della luce. Alcune sono in grado di fissare l'azoto atmosferico. Si riproducono in modo asessuato, vivono sia isolate che in colonie; alcune specie instaurano simbiosi con i funghi formando i licheni.

Archeobatteri Batteri che vivono in condizioni ambientali estreme, Alobatteri, vivono in condizioni di alta salinità Termoacidofili, vivono a temperature attorno agli 80°C e a p. H 3 Metanobatteri, vivono nelle paludi e sintetizzano metano da CO 2 ed H 2 O L’analisi genetica di questi batteri ha mostrato le differenze con gli altri procarioti, le esigenze ambientali di questi organismi, adatti alle condizioni di vita della terra primordiale, fanno presupporre una loro origine molto antica

I PROTISTI Il regno dei protisti è composto da eucarioti primitivi, per la maggior parte unicellulari oppure coloniali ma non differenziati. 3 gruppi: I Protozoi, non sono fotosintetici e si procurano il cibo predando Le Alghe, sono fotosintetiche Mixomiceti, hanno le abitudini alimentari dei funghi Riproduzione sia sessuata che asessuata I protisti possono essere parassiti interni e esterni, possono vivere dove c'è sostanza organica in decomposizione, vivere simbiosi con altri animali Alcuni provocano gravi malattie nell'uomo, quali per esempio la malaria e la malattia del sonno.

I FUNGHI organismi pluricellulari eterotrofi, alcuni unicellulari. La maggior parte secerne sostanze che digeriscono il materiale nutritizio fuori dal corpo, ed in seguito lo assorbono attraverso la parete cellulare. Hanno il corpo a tallo, cioè non suddiviso in radici, fusto e foglie. Gran parte sono saprofiti, si nutrono di sostanze organiche non appartenenti a esseri viventi o parassiti, si nutrono di sostanze organiche appartenenti a esseri viventi.

I FUNGHI La maggior parte si riproduce alternando riproduzione asessuata (mediante spore) a quella sessuata in base alle modalità di riproduzione sessuata e alle strutture riproduttive i funghi sono divisi in quattro gruppi Zigomiceti, Ascomiceti, Basidiomiceti, Deuteromiceti che si presentano con una grande varietà di forme. I lieviti, Ascomiceti unicellulari, effettuano la fermentazione alcolica, e sono utilizzati per la produzione di vino e birra. Alcuni, in particolare le muffe, producono antibiotici, tra i quali la penicillina.

La filogenesi del regno animale phylum principali appartenenti al regno degli animali

I Poriferi unico phylum del sottoregno dei parazoi, i cui individui sono formati da semplici aggregati di cellule che non costituiscono tessuti differenziati. Si ritrovano in acqua sia dolce che salata e sono caratterizzati da numerose cavità attraverso cui l'acqua entra e viene filtrata Sono hanno un’ impalcatura scheletrica formata da spicole silicee o calcaree e/o da fibre di una proteina detta spongina Possono riprodursi sia in modo sessuato che asessuato

Celenterati Invertebrati quasi esclusivamente marini, hanno una rudimentale differenziazione dei tessuti Sono costituiti da un doppio strato di cellule (ectodermide ed endodermide) che delimita una cavità centrale dotata di una sola apertura (celenteron). Possiedono simmetria raggiata, si riproducono per via asessuata e sessuata con alternanza di generazioni (fase sessuata: medusa, fase asessuata: polipo). Sono Celenterati le attinie (o anemoni di mare) ed i coralli.

Platelminti chiamati volgarmente vermi piatti. In essi compare la simmetria bilaterale e lo sviluppo di organi. Molti Platelminti sono parassiti di uomini e animali e presentano di conseguenza una regressione dell'apparato digerente e locomotore. Sono inoltre ermafroditi. Appartengono ai Platelminti le tenie, parassiti del tubo digerente degli animali e dell'uomo.

Aschelminti Hanno un tubo digerente completo con due aperture (bocca e ano). Tra gli Aschelminti troviamo i Nematodi, detti anche vermi cilindrici, numerosi nematodi sono parassiti, esempio l'ossiuro, il comune verme intestinale dei bambini, le filarie, che provocano la deformazione mostruosa degli arti, nota con il nome di elefantiasi, l'anchilostoma, che si fissa alle pareti dell'intestino succhiando il sangue la trichina, responsabile della trichinosi.

Molluschi molti presentano una conchiglia calcarea, prodotta da un tessuto sottostante chiamato mantello. Si muovono per mezzo di un robusto piede muscolare e sono in genere a sessi separati. Il phylum comprende diverse classi tra cui i Gasteropodi (chiocciole), i Bivalvi (mitili e vongole) i Cefalopodi (polpi, seppie e calamari). In alcune classi si assiste a un particolare sviluppo del sistema nervoso e degli organi di senso.

Anellidi Negli Anellidi, detti anche vermi segmentati, compare la metameria (suddivisione corporea in segmenti ripetitivi) importante conquista ai fini della locomozione, si ritroverà in Artropodi e Vertebrati. Comprendono i lombrichi, i comuni vermi di terra e le sanguisughe

Artropodi phylum che comprende il maggior numero di specie viventi (oltre 900. 000) ed è considerato il più evoluto degli Invertebrati. Gli Artropodi sono caratterizzati da un esoscheletro di chitina e dal corpo generalmente diviso in tre parti (capo, torace e addome) e provvisto di appendici articolate in ogni segmento. Sono per lo più a sessi separati. Il phylum comprende diverse classi tra cui gli Aracnidi (ragni, scorpioni, acari), gli Insetti i Crostacei (gamberi, granchi, aragoste)

Echinodermi animali marini a simmetria pentaraggiata. Caratteristico di questo gruppo è il sistema acquifero, un sistema di canali con funzione locomotoria e respiratoria, ripieno di liquido in comunicazione con l'acqua circostante. Gli echinodermi sono caratterizzati da sessi separati. Gli Asteroidi sono chiamati stelle di mare, gli Ofiuroidi stelle serpentine gli Echinoidi ricci di mare.

Cordati sono animali a simmetria bilaterale, generalmente a sessi separati. Sono caratterizzati dalla presenza della corda dorsale (o notocorda), una struttura cilindrica di sostegno, almeno durante una parte del loro ciclo vitale. Il phylum è suddiviso in tre subphyla: Urocordati presentano la corda dorsale solo nella regione caudale e solo negli stadi embrionali; Cefalocordati la corda permane per tutto l'arco vitale e occupa l'intera lunghezza del corpo Vertebrati rivestono e sostituiscono la corda dorsale con un sistema scheletrico metamerico, la colonna vertebrale.

VERTEBRATI Questo subphylum comprende le seguenti classi: Ciclostomi o Agnati (Lamprede ) , Condroitti (pesci cartilaginei), Osteitti (pesci ossei), Anfibi, Rettili, Uccelli Mammiferi.

PESCI superclasse formata da due classi ( Condroitti e Osteitti) che condividono alcuni caratteri: forma del corpo idrodinamica, respirazione mediante branchie, temperatura del corpo variabile (sono cioè eterotermi), il cuore formato da due cavità e la circolazione sanguigna semplice (il sangue passa una volta sola per il cuore).

Condroitti caratterizzati da uno scheletro interno cartilagineo cute ricoperta di scaglie, dette scaglie placoidi, formate da dentina e smalto coda eterocerca (formata da due lobi asimmetrici); numerose fessure branchiali (da 5 a 7) scoperte, bocca in posizione ventrale assenza di organi di galleggiamento; fecondazione interna: alcune forme sono ovipare, altre ovovivipare, altre ancora vivipare. Appartengono a questo gruppo squali e le razze

Osteitti Hanno uno scheletro di tessuto osseo sono la classe più numerosa del gruppo dei Vertebrati, e la più abbondante negli ambienti acquatici. Caratteri più rappresentativi degli Osteitti: cute ricoperta di scaglie ossee e da un abbondante strato di muco; coda omocerca (formata da due lobi simmetrici) branchie comunicanti con l'esterno con una sola fessura, ricoperta da un opercolo osseo bocca in posizione frontale presenza di un sacco pieno di gas, la vescica natatoria, che funge da organo di galleggiamento; fecondazione esterna e produzione di un gran numero di uova di piccole dimensioni.

ANFIBI primi Vertebrati a conquistare le terre emerse, ma sono ancora legati all'ambiente acquatico, dove si riproducono e sviluppano. Cute nuda e ricoperta da uno spesso strato di muco che protegge dalla disidratazione fecondazione di solito esterna e deposizione delle uova nell'acqua larve acquatiche respirano mediante branchie e diventano adulte attraverso la metamorfosi adulti terrestri che respirano mediante polmoni

ANFIBI Cuore formato da tre cavità (due atri e un ventricolo) Circolazione sanguigna doppia (il sangue passa due volte per il cuore) e incompleta (il sangue ossigenato e deossigenato si mescolano nell'unico ventricolo); Temperatura del corpo variabile (eterotermi). La classe è suddivisa in tre ordini principali: Urodeli (tritoni e salamandre), Anuri (rane e rospi) e Apodi (anfibi poco noti che vivono in gallerie scavate nel terreno umido).

RETTILI Vertebrati terrestri completamente svincolati dall'acqua, anche grazie ad adattamenti dell'apparato riproduttore Uova racchiuse in un guscio coriaceo e dotate di una cavità piena di liquido, la cavità amniotica, per proteggere l'embrione. Cute secca e rivestita di squame o scudetti cornei Fecondazione interna e deposizione delle uova in ambiente terrestre Respirazione mediante polmoni (meno efficienti di quelli di uccelli e mammiferi)

RETTILI Cuore formato da tre cavità circolazione sanguigna doppia e incompleta temperatura del corpo variabile; quattro arti, ridotti o assenti in alcune forme. Gli ordini principali sono tre: Squamati (serpenti, iguane e lucertole) Cheloni (tartarughe) Loricati (coccodrilli)

UCCELLI adattamento al volo Cute ricoperta di penne, derivate da squame trasformate; Respirazione mediante polmoni molto efficienti, dotati di sacchi aerei; Cuore formato da quattro cavità (due atri e due ventricoli) Circolazione sanguigna doppia e completa (il sangue ossigenato e deossigenato non si mescolano)

Comparsa dell'omeotermia, capacità di mantenere la temperatura corporea costante Quattro arti, dei quali i due anteriori trasformati in ali Fecondazione interna e deposizione di uova con guscio calcareo Eliminazione di acido urico come scarto del metabolismo dei composti azotati; Scheletro robusto e leggero, ossa cave Bocca provvista di un becco corneo e priva di denti.

MAMMIFERI Sono dotati di particolari ghiandole, sviluppate nelle femmine, rudimentali nei maschi, le ghiandole mammarie che producono un secreto, il latte, con cui è nutrita la prole I mammiferi accudiscono i piccoli (cure parentali) fino a quando diventano capaci di provvedere a loro stessi

Cute in genere rivestita di peli, con funzione di isolamento termico Respirazione mediante polmoni efficienti Cuore formato da quattro cavità Circolazione sanguigna doppia e completa Temperatura corporea costante (omeotermi) Quattro arti; Sistema nervoso in particolare l'encefalo, molto sviluppato fecondazione interna e uova di piccole dimensioni. La classe dei Mammiferi comprende 18 ordini, tra cui quello dei Primati di cui fa parte anche l'uomo.

In 16 dei 18 ordini lo sviluppo embrionale è caratterizzato dalla presenza della placenta, un organo che mette in relazione madre e feto permettendo lo scambio di ossigeno, sostanze nutritive e prodotti di rifiuto. l mammiferi non placentati, più primitivi, sono limitati agli ordini dei Monotremi e dei Marsupiali.