Introduzione allo studio
dell’Anatomia Comparata
Prof.ssa Elena Coccia
Lezione 1
Orario Lezioni:
L
UNEDÌ
15:20-17:00
M
ERCOLEDÌ
12:00-13:40
V
ENERDÌ
15:20-17:00
A
NNO
A
CCADEMICO
2020/2021
Obiettivi e Contenuti del Corso:
Obiettivi
Obiettivi formativi
formativi
Conoscenze: fornire le conoscenze di base sull'organizzazione anatomica e la complessità morfo-funzionale dei vertebrati da una prospettiva evoluzionistica e con accenni ai primi stadi del loro sviluppo embrionale. Abilità: riconoscere le principali strutture anatomiche dei diversi gruppi di vertebrati e la relazione che intercorre tra forma e funzione.
Contenuti
Contenuti
Eventi morfologici e molecolari che determinano lo sviluppo e l’evoluzione degli animali, utilizzando come modello principale i vertebrati.
Concetti basilari dell’anatomia comparata: omologia, analogia, convergenza. Piano strutturale dei vertebrati.
Relazioni fra filogenesi e morfogenesi.
Adattamento e specializzazione dei gruppi più rappresentativi dei vertebrati attuali e loro storia evolutiva. Struttura, funzione e adattamenti dei diversi apparati delle varie classi di vertebrati (sistema tegumentario, sistema scheletrico, sistema digerente e meccanismi per l'assunzione del cibo, sistema respiratorio, sistema circolatorio, sistema escretore, organi di senso e sistema nervoso).
Testi consigliati:
Autore: Liem K. F. , Bemis W. E., Walker W. F., Grande L.
Anatomia comparata dei Vertebrati, una visione funzionale ed evolutiva.
Editore: EdiSES
ISBN: 978-88-795-9694-7 Autore: V. Stingo et al.
Anatomia comparata
Editore: edi-ermes ISBN: 978-88-7051-526-8
A
NATOMIA
C
OMPARATA
Branca dell’anatomia che confronta la forma e le strutture di organismi diversi evidenziandone similitudini e differenze alla luce delle loro funzioni
e della storia evolutiva.
Nasce come disciplina pratica legata alla necessità di conoscere gli organi interni di animali e uomo con finalità mediche.
ANATOMIA
Dissezione, metodo tradizionale di indagine utilizzato per osservare la costituzione interna degli organismi;
studio morfologico.
COMPARATA
Confronto tra organismi diversi: l’analisi dei tratti comuni e divergenti tra specie consente di chiarire il funzionamento degli organi e comprendere le cause della
diversificazione.
?
Gli esseri viventi sono strutture dinamiche in continua trasformazione…la comprensione di come e perché avvengano tali cambiamenti è di
fondamentale importanza.
Il Metodo Comparativo
Strumento indispensabile per confrontare i sistemi viventi evidenziando somiglianze e differenze per poi elaborare delle teorie generali sul motivo delle affinità e divergenze.
Spiega le relazioni tra FORMAe FUNZIONEnell’EVOLUZIONE.
La forma di un organo è
correlata alla sua funzione:
complesso morfo-funzionale
,
combinazione di una
struttura anatomica con la
sua funzione.
A
NATOMIA
F
UNZIONALE
Gli anatomisti funzionali non descrivono solo forme e funzioni ma si chiedono come e perché si sia evoluto quel complesso morfo-funzionale
Confronta l’organizzazione di ogni sistema, nell’ambito della diversità dei vertebrati, per illustrarne le modificazioni anatomiche e funzionali nel corso dell’evoluzione dei vertebrati.
Anatomia Comparata Funzionale
Simile domanda trova una risposta non solo nello studio della anatomia e della funzione dei diversi sistemi di organi ma anche nello studio della loro storia
evolutiva.
Evidenzia come i differenti vertebrati abbiano risolto
problemi generali o abbiano sviluppato specializzazioni per
vivere in habitat particolari.
Esempi di Anatomia Funzionale
1. Accurata conoscenza anatomica: furono descritti e illustrati i principali muscoli per il volo e gli elementi scheletrici associati dissezionando storni morti.
Esempi di Anatomia Funzionale
2. Elettromiografia: impianto chirurgico di elettrodi nei muscoli ritenuti importanti per il volo e registrazione dell’attività.
Chiaramente sulla base dei risultati alcune ipotesi furono respinte evidenziando che i muscoli non si comportano esattamente come si sarebbe potuto proporre osservando l’anatomia statica degli storni.
Esempi di Anatomia Funzionale
Esiste una correlazione tra una determinata struttura e la sua funzione attraverso tutti i livelli di organizzazione: a livello cellulare
Gli organi non sono strutture statiche ma soggetti a cambiamenti a breve e lungo termine: variazioni morfo-funzionali
Forma, Funzione ed Evoluzione
C
AUSE PROSSIME
Determinano variazioni nel corso della vita di un organismo:anche se la forma e la funzione di un organo è codificata su base genetica (genotipo) possono intervenire fattori non genetici (e.g. condizioni ambientali, variazioni nella dieta, sforzi prolungati, etc.) che la
modificano (interazione
geni-ambiente = fenotipo).
Adattamento = adeguamento delle condizioni di un organismo a quelle ambientali.
C
AUSE EVOLUTIVE
Provocano variazioni in archi
temporali più lunghi, da una
generazione all’altra, tra discendenti e antenati: processo noto come EVOLUZIONE, processo che rende
un organismo più capace di
sopravvivere e riprodursi nel proprio ambiente.
CONFRONTANDO FORME E FUNZIONI DI SPECIE DIVERSE(METODO COMPARATIVO)
È POSSIBILE INDAGARE SULLE CAUSE, PROSSIME O EVOLUTIVE, ED ELABORARE TEORIE GENERALI SULLA VARIAZIONE.
Confronto dello scheletro dell’arto anteriore di alcuni mammiferi:
adattamento ai differenti tipi di locomozione.
CONFRONTANDO FORME E FUNZIONI DI SPECIE DIVERSE(METODO COMPARATIVO)
È POSSIBILE INDAGARE SULLE CAUSE, PROSSIME O EVOLUTIVE, ED ELABORARE TEORIE GENERALI SULLA VARIAZIONE.
Confronto dello scheletro dell’arto anteriore di due uccelli:
struttura di base simile a quella dei mammiferi ma le proporzioni variano.
L’analisi funzionale indica che in entrambi l’arto è un’ala con funzione di volo.
(Ossa della mano più corte e ridotte di numero)
CONFRONTANDO FORME E FUNZIONI DI SPECIE DIVERSE(METODO COMPARATIVO)
È POSSIBILE INDAGARE SULLE CAUSE, PROSSIME O EVOLUTIVE, ED ELABORARE TEORIE GENERALI SULLA VARIAZIONE.
Confronto dello scheletro dell’arto anteriore di due uccelli:
struttura di base simile a quella dei mammiferi ma le proporzioni variano.
L’analisi funzionale indica che in entrambi l’arto esplica la funzione di nuoto.
(Dita del delfino più lunghe e sviluppate)
CONFRONTANDO FORME E FUNZIONI DI SPECIE DIVERSE(METODO COMPARATIVO)
È POSSIBILE INDAGARE SULLE CAUSE, PROSSIME O EVOLUTIVE, ED ELABORARE TEORIE GENERALI SULLA VARIAZIONE.
Gli arti dei due uccelli si somigliano molto pur avendo funzioni diverse mentre sono diversi da quelli dei mammiferi con locomozione simile.
mammiferi uccelli
Si può ipotizzare che nel corso del tempo l’arto si sia evoluto diversamente nelle varie specie adattandosi ai vari habitat e sviluppando caratteristiche tali da rendere l’arto adatto al volo, allo scavo, al nuoto o all’arrampicata.
Somiglianza morfologica: omologia e analogia
Per poter comparare le strutture di organismi diversi, lo studioso deve primaaccertarsi che gli organi che osserva siano tra loro CORRISPONDENTI. Criterio principale: SOMIGLIANZA
SOMIGLIANZA PEROMOLOGIA Derivano dal medesimo organo dell’antenato
comune ai due organismi nel corso dell’evoluzione ma non necessariamente
esplicano la stessa funzione.
(vedi arto talpa e gorilla: funzione diversa ma derivano entrambi dall’arto di un mammifero primitivo)
mammiferi uccelli
SOMIGLIANZA PERANALOGIA Esplicano la stessa funzione ma non hanno
un antenato comune.
(vedi arto pipistrello e piccione: stessa funzione di volo ma evolutesi indipendentemente)
Somiglianza morfologica: omologia e analogia
David Wake, 1999
OMOLOGIA
“Concetto centrale di tutta la biologia”
Attinopterigi
Evoluzione del concetto di O
MOLOGIA
1. 1843 – Richard Owen: criterio della posizione
Due organi di organismi diversi si dicono omologhi se si trovano nella stessa posizione rispetto agli organi circostanti.
Evoluzione del concetto di O
MOLOGIA
1. 1843 – Richard Owen: criterio della posizione
Due organi di organismi diversi si dicono omologhi se si trovano nella stessa posizione rispetto agli organi circostanti.
2. Ernst Haeckel: criterio dello sviluppo embrionale
Due organi di organismi diversi si dicono omologhi se nel corso dello sviluppo derivano dalle medesime aree e tessuti embrionali.
3. Criterio genetico
Due organi di organismi diversi si dicono omologhi se codificati dagli stessi geni.
O
MOPLASIA E ANALOGIA
Il termine omoplasia indica tutti i casi di somiglianza morfologica non dovuta a omologia.
ANALOGIA
CONVERGENZA EVOLUTIVA Organismi evolutivamente lontani che
seguono strade evolutive differenti ma convergono verso un modello
strutturale simile.
PARALLELISMO
Specie vicine che seguono strade evolutive simili in contesti ambientali
simili.
Esempio di convergenza evolutiva: i ciechi intestinali sono comparsi indipendentemente in specie con dieta vegetariana.
O
MOPLASIA E ANALOGIA
Il termine omoplasia indica tutti i casi di somiglianza morfologica non dovuta a omologia.
ANALOGIA
CONVERGENZA EVOLUTIVA
Organismi evolutivamente lontani che seguono strade evolutive differenti
ma convergono verso un modello strutturale simile.
PARALLELISMO
Specie vicine che seguono strade evolutive simili in contesti ambientali
simili.
Esempio di parallelismo negli anuri: le ventose sulle dita degli anuri favorite dalla selezione naturali in quanto migliorano l’adesione al substrato.
O
MOPLASIA E ANALOGIA
Il termine omoplasia indica tutti i casi di somiglianza morfologica non dovuta a omologia.
Esempio di omoplasia: teleostei e alghe non condividono antenati comuni dotati di queste strutture, i geni coinvolti sono diversi e le funzioni che tali strutture svolgono sono differenti.
L’anatomia comparata attuale è una disciplina che si interfaccia fortemente con la medicina e le altre branche della biologia, quali genetica, biologia dello sviluppo, fisiologia, ecologia, etologia, paleontologia.
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NATOMIA COMPARATA E SUE
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PPLICAZIONI
Metodi di indagine: oltre a quello della dissezione, le moderne tecnologie forniscono tecniche meno invasive (radiologia, ricostruzione tridimensionale, microscopia, cinematografia).
In medicina, la comparazione con l’uomo consente di individuare modelli animali per la sperimentazione medica e la messa a punto di protesi
Valvola aortica di maiale per trapianto umano
In medicina legale, consente di identificare reperti e attribuirli all’uomo o agli animali.
Dente di A) cane e B) uomo
In paleontologia, permette la ricostruzione di strutture anatomiche perse durante la fossilizzazione. In ecologia, l’identificazione di animali nei resti alimentari dei predatori consente la ricostruzione della loro dieta e della fauna in cui caccia.
Vertebrati: campo di studio privilegiato
INTERESSE SANITARIOPossono essere veicoli di malattie importanti e hanno largo impiego come animali da laboratorio
RISVOLTI ECONOMICI
Carne, latte, uova sono prodotti da vertebrati IMPLICAZIONI PER L’UOMO
Essendo l’uomo un vertebrato, gli studi comparati hanno un ruolo rilevante per la specie umana
DIMESTICHEZZA E DISPONIBILITÀ
Maggiore facilità nel reperire e maneggiare rispetto ad altri animali
Terminologia anatomica e piani di dissezione
nei vertebrati
SIMMETRIA BILATERALE
Duè metà speculari, dx e sx
Senso cefalo-caudale Senso caudo-cefalico Piani parasagittali ORGANI: Pari Impari
