Βιολογία Ζώων Ι. ίνος Γκιώκας. Πανεπιστήμιο Πατρών Σμήμα Βιολογίας. Πάτρα 2015

Βιολογία Ζώων Ι ίνος Γκιώκας Πανεπιστήμιο Πατρών Σμήμα Βιολογίας Πάτρα 2015 Πατρών 2015 1

Αρχιτεκτονικό Πρότυπο των Ζώων Πατρών 2015 2

Ιεραρχική Οργάνωση της Πολυπλοκότητας των Ζώων Από απλούς οργανισμούς σε όλο και περισσότερο πολύπλοκες μορφές όμως Παρόμοιο σαφώς καθορισμένο βασικό σχέδιο. Γιατί; Κοινή καταγωγή Ίδια βασική κυτταρική κατασκευή Πατρών 2015 3

Ιεραρχική Οργάνωση της Πολυπλοκότητας των Ζώων Τα οργανίδια σχηματίζουν τα κύτταρα, τα κύτταρα τους ιστούς, οι ιστοί τα όργανα και τα όργανα τα συστήματα... Ενώ ένας μονοκύτταρος οργανισμός επιτελεί όλες τις λειτουργίες της ζωής στα όρια ενός μοναδικού κυττάρου, ένα πολυκύτταρος οργανισμός είναι μια οργάνωση από υφιστάμενες μονάδες συνδεδεμένες σε διαδοχικά επίπεδα 5 βαθμίδες οργάνωσης Κάθε βαθμίδα είναι πιο πολύπλοκη από την προηγούμενη και οικοδομείται πάνω σε αυτή με ιεραρχικό τρόπο Πατρών 2015 4

Βαθμίδες Οργάνωσης Πρωτοπλασματική: όλες οι λειτουργίες επιτελούνται εντός ενός μόνο κυττάρου Μονοκύτταροι οργανισμοί Κυτταρική (Μετάζωα): συνάθροιση κυττάρων με λειτουργική διαφοροποίηση Απλούστερο παράδειγμα: Volvox, Σπόγγοι(;) Κυτταρο-ιστολογική (Ευμετάζωα): συνάθροιση παρόμοιων κυττάρων σε καθορισμένα πρότυπα ή στιβάδες, οργανωμένα να επιτελούν μια κοινή λειτουργία, π.χ. ιστό Απλούστερο παράδειγμα: Κνιδόζωα Ιστολογική-οργανική: συνάθροιση ιστών σε όργανα Πρώτη εμφάνιση στους Πλατυέλμινθες Οργανο-συστημική: συνεργασία οργάνων για την πραγματοποίηση λειτουργιών Απλούστερο παράδειγμα: Νημερτίνοι Τα περισσότερα φύλα των ζώων Πατρών 2015 5

Σχέδια Οργάνωσης του Σώματος των ζώων Σο σχέδιο οργάνωσης του σώματος των προγόνων καθορίζει τη μορφή του σώματος των απογόνων τοιχεία του χεδίου Οργάνωσης Συμμετρία του σώματος Αριθμός των εμβρυϊκών βλαστικών στιβάδων Αριθμός σωματικών κοιλοτήτων Βαθμός οργάνωσης Πατρών 2015 6

Ζωική Συμμετρία φαιρική συμμετρία Ακτινωτή συμμετρία Αμφίπλευρη συμμετρία Πατρών 2015 7

Ζωική Συμμετρία φαιρική συμμετρία Κάθε επίπεδο που περνά από το κέντρο χωρίζει το σώμα σε ισοδύναμα ή κατοπτρικά μισά Μονοκύτταροι οργανισμοί, σπάνιος τύπος συμμετρίας στα ζώα Οι σφαιρικές μορφές είναι κατάλληλες για επίπλευση και κύλιση Πατρών 2015 8

Ζωική Συμμετρία Ακτινωτή συμμετρία Όταν οι μορφές μπορούν να χωριστούν σε όμοια μισά από ένα ή περισσότερα επίπεδα που διέρχονται από ένα κεντρικό διαμήκη άξονα Οργανισμοί προσκολλημένοι, επιπλέουν ελεύθερα ή κολυμπούν αργά Πρωτογενής ακτινωτή συμμετρία: Κνιδόζωα, Κτενοφόρα Δευτερογενής ακτινωτή συμμετρία: Εχινόδερμα Πατρών 2015 9

Ζωική Συμμετρία Αμφίπλευρη συμμετρία Οι μορφές μπορούν να διαιρεθούν κατά μήκος ενός μέσου οβελιαίου επιπέδου σε δύο μέρη τα οποία μεταξύ τους είναι κατοπτρικά είδωλα Οι περισσότεροι ζωικοί οργανισμοί Μεγάλη καινοτομία: οι αμφίπλευροι οργανισμοί είναι καλύτερα προσαρμοσμένοι στην κατευθυνόμενη προς τα εμπρός κίνηση Η αμφίπλευρη συμμετρία συνδέεται στενά με την κεφαλοποίηση Η συγκέντρωση αισθητηρίων και νευρικού ιστού στο κεφάλι βοηθά στην καλύτερη αντίληψη του περιβάλλοντος και στη διατροφή από το στόμα Πατρών 2015 10

Σωματικές Κοιλότητες & Βλαστικές Στιβάδες Σα περισσότερα ζώα: Είναι τριπλοβλαστικά Αναπτύσσονται από τρεις εμβρυϊκές βλαστικές στιβάδες Έχουν ιστολογική βαθμίδα οργάνωσης Εξαιρέσεις: Κνιδόζωα: διπλοβλαστικά πόγγοι: δεν έχουν βλαστικές στιβάδες & έχουν κυτταρικό βαθμό οργάνωσης Πατρών 2015 11

Τρόποι σχηματισμού του μεσοδέρματος Όλα τα ζώα, (εκτός των Σπόγγων), έχουν εντερική κοιλότητα Σα περισσότερα ζώα διαθέτουν και μια δεύτερη κοιλότητα που περιβάλλει το έντερο Η δεύτερη κοιλότητα μπορεί να είναι ένα ψευδοκοίλωμα ή ένα κοίλωμα Δύο τρόποι σχηματισμού του κοιλώματος χιζοκοιλωματικά Εντεροκοιλωματικά Πατρών 2015 12

Τρόποι σχηματισμού του μεσοδέρματος Πατρών 2015 13

Τρόποι σχηματισμού του μεσοδέρματος Πατρών 2015 14

Διαφορετική αναπτυξιακή διαδοχή: διπλοβλαστικά & τριπλοβλαστικά ζώα Σριπλοβλαστικά Ζώα Δευτεροστόμια (Εχινόδερμα, Χορδωτά) Πρωτοστόμια Λοφοτροχόζωα (Μαλάκια, Δακτυλιοσκώληκες, κλπ) Εκδυσόζωα κοιλωματικά ή ψευδοκοιλωματικά (Έντομα, Καρκινοειδή, Νηματώδεις, κλπ) Πατρών 2015 15

Τα μονοπάτια της ανάπτυξης: διπλοβλαστικά & τριπλοβλαστικά ζώα Πατρών 2015 16

Μεταμέρεια Η σειριακή επανάληψη παρόμοιων τμημάτων (μεταμερή ή σωμίτες) κατά μήκος του σώματος Εξελικτικά σημαντική: Μεγαλύτερη κινητικότητα Μεγαλύτερη πολυπλοκότητα Μεγαλύτερη ποικιλία εξειδίκευσης Πατρών 2015 19

Τα συστατικά του σώματος των Μεταζώων Κύτταρα λειτουργικά εξειδικευμένα ωματικά υγρά Ενδοκυτταρικά Εξωκυτταρικά (πλάσμα αίματος & ενδιάμεσο υγρό) Εξωτερικά δομικά στοιχεία Χαλαρός συνδετικός ιστός (σε όλα τα Μετάζωα) Χόνδρος (Μαλάκια & Χορδωτά) Επιδερμίδιο (Αρθρόποδα, Νηματώδεις, Δακτυλιοσκώληκες, κ.λπ.) Πατρών 2015 20

Κυτταρικά συστατικά: ιστοί Ιστός Σύνολο παρόμοιων κυττάρων, που εξειδικεύονται στην εκτέλεση μια κοινής λειτουργίας Οι ιστοί οργανώνονται σε όργανα (μεγαλύτερες λειτουργικές ομάδες) Τα όργανα συνεργάζονται για να σχηματίσουν τα συστήματα Σέσσερα είδη ιστών Επιθηλιακός υνδετικός Μυϊκός Νευρικός Πατρών 2015 21

Ιστοί Πατρών 2015 22

Επιθηλιακός ιστός Επιθήλιο: στρώμα κυττάρων που καλύπτει μια εξωτερική ή εσωτερική επιφάνεια Σύποι επιθηλίων (ανάλογα με το σχήμα των κυττάρων & τον αριθμό των επιθηλιακών στιβάδων Μονόστιβα επιθήλια (σε όλα τα Μετάζωα) Πολύστιβα επιθήλια (κυρίως στα Σπονδυλόζωα) Πατρών 2015 23

Επιθηλιακός ιστός Πατρών 2015 24

Επιθηλιακός ιστός Πατρών 2015 25

Συνδετικός ιστός Ποικίλη ομάδα ιστών με διαφορετικές λειτουργίες Αποτελείται από: Λίγα κύτταρα Μήτρα Πολλές εξωκυτταρικές ίνες Θεμέλια ουσία (μέσα της βρίσκονται οι ίνες) Πατρών 2015 26

Συνδετικός ιστός Σύποι συνδετικού ιστού: Χαλαρός συνδετικός ιστός: ίνες (π.χ. κολλαγόνο), σταθερά & περιπλανώμενα κύτταρα μέσα σε πυκνόρρευστο υγρό θεμέλιας ουσίας τερεός συνδετικός ιστός: ίνες πυκνά διευθετημένες και ελάχιστη θεμέλια ουσία. Π.χ. Τένοντες, σύνδεσμοι Αγγειακός ιστός (αίμα + λέμφος): διαφορετικά κύτταρα μέσα σε υγρή θεμέλια ουσία (πλάσμα). Δεν περιέχει ίνες Χόνδρος: πυκνά διευθετημένες ίνες σε ζελατινώδη θεμέλια ουσία Οστίτης ιστός: ασβεστοποιημένος συνδετικός ιστός που περιέχει άλατα ασβεστίου οργανωμένα γύρω από ίνες κολλαγόνου Πατρών 2015 27

Συνδετικός ιστός Πατρών 2015 28

Μυϊκός ιστός Ο πιο άφθονος ιστός Μεσοδερμικής προέλευσης Μονάδα του η μυϊκή ίνα που ειδικεύεται στη σύσπαση αρκόπλασμα: το κυτταρόπλασμα των μυών Μυοϊνίδια: συσταλτά στοιχεία μέσα στις μυϊκές ίνες Σύποι μυών Γραμμωτός μυς: εγκάρσια γράμμωση με εναλλασσόμενες σκοτεινές και φωτεινές ζώνες κελετικός Καρδιακός Λείος (σπλαχνικός) μυς: δεν υπάρχουν εναλλασσόμενες σκοτεινές και φωτεινές ζώνες Πατρών 2015 29

Μυϊκός ιστός Πατρών 2015 30

Νευρικός ιστός Τποδοχή διεγέρσεων και μεταβίβαση ώσεων Δύο βασικοί τύποι κυττάρων Νευρώνας: η βασική λειτουργική μονάδα του νευρικού συστήματος Νευρογλοία: ποικιλία από μη νευρικά κύτταρα τα οποία μονώνουν τις νευρικές μεμβράνες και έχουν βοηθητικές λειτουργίες Πατρών 2015 31

Πολυπλοκότητα και μέγεθος σώματος Η μεγάλη ανατομική πολυπλοκότητα οδηγεί σε: Αύξηση του μεγέθους του σώματος, που προσφέρει πλεονεκτήματα: Αποτελεσματική θήρευση & άμυνα Μειωμένο ενεργειακό κόστος κίνησης Καλύτερη ομοιόσταση Πατρών 2015 32

Πολυπλοκότητα και μέγεθος σώματος Πατρών 2015 33