Vertébrés: caractéristiques, classification, système nerveux, digestif, reproduction
Les vertébrés (Vertebrata) constituent un groupe animal caractérisé par la présence d'un squelette composé de vertèbres et d'une boîte crânienne à fonctions protectrices. Dans ce groupe, nous trouvons plus de 60 000 espèces.
Il se compose de poissons et de tétrapodes: amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères - y compris nous, les humains. Au sein de ces lignées, on trouve une grande diversité, en termes de schémas corporels, physiologiques, de méthodes de locomotion, d'alimentation, entre autres.
L'origine des vertébrés fait l'objet de discussions importantes parmi les biologistes de l'évolution. Il existe une série de fossiles qui nous permettent de retracer son histoire évolutive. Par exemple, le petit organisme Haikouella lanceolata est une créature qui ressemble apparemment à un poisson aujourd'hui. Les paléontologues proposent que ce fossile soit le taxon frère des vertébrés.
En outre, il existe d'autres spéculations liées à l'origine du groupe. Certains chercheurs ont suggéré que les vertébrés pourraient provenir de protocordados. Les archives fossiles semblent appuyer cette théorie.
Caractéristiques diagnostiques des chordés
Le Subphylum Vertebrata présente une série de caractéristiques permettant de les différencier des invertébrés. Le Subphylum Vertebrata est inclus dans le Phylum Chordata. Il possède donc les caractéristiques diagnostiques de ce groupe: notochorde, cordon nerveux tubulaire dorsal, fentes pharyngiennes, endostille et queue postanale.
Ces cinq caractéristiques se retrouvent dans certains états embryonnaires. Dans certains cas, ils peuvent sembler modifiés et il est également courant qu'ils disparaissent à mesure que l'animal se développe.
Notocorda
La notochorde est une structure qui ressemble à une canne, qui est flexible et s'étend dans tout le corps. Il fournit un site d'ancrage pour la musculature et, grâce à ses propriétés, permet les mouvements de l'organisme par les vagues. Chez les vertébrés, la notochorde est remplacée.
Cordon nerveux dorsal
Le cordon nerveux dorsal est typique de ce groupe - chez les invertébrés, on le trouve en position ventrale. Ceci est protégé par les arcs neuraux de la vertèbre. De même, le cerveau est protégé par un crâne.
Fentes pharyngées
Les fentes pharyngiennes fonctionnent dans les groupes primitifs en tant que filtre permettant l’alimentation. Chez les poissons, cette structure est vascularisée et permet un échange gazeux formant les branchies.
Endostille
L'endostille est situé à la base du pharynx et, chez les vertébrés, il s'est transformé en thyroïde.
Post-cola
La queue postanale, avec la musculature, contribue au mouvement des cordés basaux. Il est proposé que cela ait évolué en faveur des pressions sélectives que suppose une vie aquatique. Chez l'homme, on ne le trouve que comme un petit organe vestigial: le coccyx.
Caractéristiques générales des vertébrés
Tissus épidermiques
Le tégument des vertébrés présente deux divisions claires: un épiderme externe dérivé embryologiquement de l'ectoderme et un derme interne formant un tissu conjonctif, dérivé du mésoderme.
Chez les vertébrés, il existe une série de modifications très hétérogènes dans les tissus externes, telles que la présence d'écailles, de plumes, de griffes, entre autres.
Les mammifères se distinguent particulièrement par la présence de poils et de tissus glandulaires. Ce dernier est responsable de la sécrétion de substances et d'hormones, qui participent directement à la physiologie de l'individu et au processus de reproduction et de choix du partenaire.
Squelette
Le nom du groupe provient de cette particularité: la présence de vertèbres. En plus de cela, les vertébrés ont une boîte crânienne avec des fonctions de protection dérivées principalement des cellules de la crête neurale.
La seule exception à la présence de vertèbres est un groupe primitif de poissons connu sous le nom de sorcières ou mixines.
Systèmes
Chez les vertébrés, on peut distinguer une série de systèmes complexes qui orchestrent les mécanismes physiologiques qui se déroulent à l'intérieur de l'organisme.
Le système musculaire permet des mouvements et est caractérisé par des segments musculaires ou des myomères de forme zygomatique. Dans le groupe, ils ont trouvé une grande variété de mécanismes de locomotion, de sorte que les muscles sont modifiés pour répondre aux exigences de l'animal.
Le système nerveux est composé d'un cerveau divisé en trois parties et de dix ou douze paires de nerfs crâniens.
Le système digestif permet l'absorption des nutriments. Dans ce système, la présence d'un foie et d'un pancréas peut être clairement distinguée. Ce système et le système nerveux seront décrits en détail dans les sections suivantes.
Le système circulatoire est composé d'un cœur ventral constitué d'une série de chambres qui pompent le fluide dans tout le corps. En outre, ils présentent une série de vaisseaux appelés artères, veines et capillaires qui assurent la médiation du flux sanguin. Les érythrocytes contiennent de l'hémoglobine - une protéine responsable du transport de l'oxygène - à l'intérieur.
Gènes Hox
Bien que les caractéristiques morphologiques soient très utiles pour distinguer ce groupe, il existe un certain nombre de particularités au niveau moléculaire qui, selon les études, sont uniques aux vertébrés.
Les gènes Hox sont une famille de gènes responsables du contrôle du schéma spécifique des structures corporelles. Ceux-ci sont organisés en complexes de gènes et présentent plusieurs caractéristiques très particulières: il existe une corrélation parfaite dans l'ordre des gènes avec la localisation antérieure et postérieure des produits géniques de l'embryon.
L'étude de ces gènes est un élément clé de la biologie évolutive du développement et, grâce à sa découverte, certaines théories censées expliquer l'origine des vertébrés ont été proposées.
Des gènes Hox ont été trouvés dans tous les métazoaires, mais chez les vertébrés, ce groupe de gènes a subi un processus de duplication. Par conséquent, nous n'avons trouvé qu'une seule copie des gènes Hox chez les invertébrés, alors que chez les premiers vertébrés, nous avons trouvé quatre copies.
Il est proposé que cette nouvelle invention génétique entraîne un développement de la complexité du monde animal.
Classification
Selon Hickman (2007), la classification des vertébrés est la suivante: Subphylum Vertebrata appartient à Phylum Cordata.
Le Subphylum comprend deux super-classes: l'Agnata et la super-classe Gnathostomata. Les agnates sont des poissons sans mâchoires et comprennent à leur tour deux classes: Myxini, appelée poisson-sorcière et Petromyzontida, communément appelée lamproie.
La super-classe Gnathostomata comprend le groupe des poissons à mâchoires et même aux appendices. Le reste des classes de vertébrés appartient à cette superclasse.
Classe Chondrichthyes: requins et raies
La classe des Chondrichthyes comprend près de 1 000 espèces de raies, de chimères et de requins. Le groupe se caractérise par la présence d'un squelette cartilagineux et d'une valve spirale dans l'intestin. Il n'y a pas de vessie natatoire, utilisez plutôt des huiles moins denses que l'eau pour favoriser la flottation
Actinoptérygiens et sarcoptérygiens: poissons
Dans cette section, nous aborderons les deux classes qui correspondent à la terminologie populaire "poisson".
La classe Actinopterygii a un squelette ossifié et une seule ouverture brachiale recouverte d’une structure appelée opercule. Il existe même des allèles supportés par une série de rayons cutanés.
La vessie natatoire constitue un organe flottant hydrostatique. Il existe environ 27 000 espèces dans cette classe.
Par ailleurs, la classe des sarcoptérygiens comprend les poissons à nageoires. Comme la classe précédente, ils présentent un squelette ossifié et une ouverture branchiale recouverte d'un opercule.
Les nageoires sont la caractéristique la plus frappante de cette lignée, elles ont un squelette et une musculature interne. La nageoire caudale est difficile. Le groupe paraphylétique si nous n'incluons pas les tétrapodes.
Classe des amphibiens: grenouilles, salamandres et caeciliens
Les amphibiens sont la lignée qui relie un mode de vie à la fois aquatique et terrestre. Ce sont des organismes ectothermiques dont la respiration se fait par les poumons ou par les échanges gazeux véhiculés par la peau. La peau est humide, a des glandes de mucus et n’a pas d’écailles.
Le système excréteur est formé par les reins mésonéphriques ou opistonéphriques et les déchets azotés sont de l'urée.
En ce qui concerne les sens, les amphibiens ont une membrane tympanique et une columelle qui transmet les vibrations de l'environnement à la haine interne. Pour l’odeur, ils ont un épithélium olfactif à l’intérieur de la cavité nasale. De plus, ils ont un système de lentilles qui leur permet une vue aérienne.
Les groupes les plus connus sont les grenouilles et les salamandres. Notez que les termes crapaud et grenouille n’ont aucune validité taxonomique. Le premier fait référence à un amphibien à la peau et se corrode en verrues, tandis que les grenouilles sont généralement gracieuses et colorées.
Le dernier groupe sont les caecilians. Il est peu connu et est composé d'organismes dont la morphologie ressemble à un ver. Ils ont un style de vie souterrain.
Synapsids, diapsids et anapsids
Avant de décrire les classes Reptilia, Oiseaux et Mammalia, il est nécessaire de mentionner comment ces organismes sont classés en fonction de leur crâne.
Ces catégories sont basées sur le nombre de "trous" (fenestra) dans la région temporale du crâne. La condition ancestrale est l'anápsida, qui n'ont pas d'ouvertures temporaires. De plus, les conditions dérivées de celles-ci sont les synapsides et les diapsides, avec respectivement une et deux ouvertures.
Les tortues actuelles sont considérées anápsidas, mais ce personnage semble être le produit d'un renversement.
Les diapsides sont représentés par plusieurs groupes vivants, principalement par les groupes considérés comme reptiles, à l'exception des tortues.
Les lépidosaures comprennent la plupart des reptiles et les archosaures incluent les dinosaures, les ptérosaures ainsi que les crocodiles et les oiseaux actuels. La position des tortues est un sujet de controverse. Enfin, les synapsides incluent les mammifères actuels et leurs ancêtres éteints.
Classe de reptilia: tortues, lézards, tuataras, serpents et crocodiles.
Les reptiles sont un groupe d'ectothermes de tétrapodes qui respirent par les poumons. Dans ce groupe, une innovation évolutive transcendantale s'est produite qui a permis de se débarrasser de la dépendance à l'eau et d'accéder à la vie sur Terre: l'œuf amniotique.
Cet oeuf a une couverture calcaire ou coriace. Il comporte une série de membranes: l'amnion, le chorion, le sac vitellin et l'allantoïde.
Le système d'excrétion est formé par une paire de reins métanéphriques, dont le résidu azoté principal est l'acide urique.
Généralement, la fécondation est interne et apparaissent dans ce groupe des structures spécialisées pour le processus de copulation, telles que pénis et hémipènes.
La peau des reptiles est sèche et ils ont une série d'écailles provenant de l'épiderme. En cas de non inclusion des oiseaux, le groupe est paraphylétique.
En plus des groupes actuels, les reptiles sont largement connus pour le groupe éteint le plus célèbre: les colossaux dinosaures - un groupe qui a donné naissance aux oiseaux actuels.
Classe d'oiseau
Les oiseaux sont des organismes dont la morphologie et la physiologie sont parfaitement adaptées aux moyens de locomotion aérienne. Ils sont caractérisés par un squelette léger avec des os percés, créant des cavités d'air. Les membres avant sont modifiés pour le vol. Le corps est couvert de plumes et les jambes ont des écailles.
Les oiseaux, comme les mammifères, sont capables de réguler leur température corporelle. Pour cette caractéristique, les endothermes sont considérés. Cependant, cette caractéristique n'est pas homologue parmi ces lignées - elle a été acquise de manière convergente.
En ce qui concerne leur anatomie, ils se caractérisent par un long cou en forme de S, la mâchoire a subi un processus de kératinisation et forme un bec, sans dents. La queue est réduite à un pygostyl.
Les sexes sont séparés. Pour la reproduction, les femelles n'ont qu'un seul ovaire fonctionnel, celui de gauche. Les gonades vident généralement leur contenu dans les égouts, bien qu’il existe quelques groupes dotés d’un organe copulateur: le pénis. La fécondation est interne.
En ce qui concerne le comportement, les oiseaux présentent généralement un système de protection parentale dans lequel les deux parents contribuent à l’éducation de la progéniture. En fait, ce groupe investit beaucoup de temps et d’énergie dans l’éducation de leurs enfants.
Classe Mammalia: mammifères
Les mammifères sont des vertébrés endothermiques qui ont deux caractéristiques diagnostiques principales: la présence de poils et de glandes mammaires.
En plus des glandes sécrétrices du lait, ils ont d'autres glandes capables de sécréter diverses substances, telles que la sueur, la graisse, etc.
En ce qui concerne le squelette, les mammifères ont un crâne avec deux condyles occipitaux et un palais secondaire, l’oreille moyenne a trois osselets impliqués dans la transmission du son, sept vertèbres cervicales et un os pelvien fusionné.
Les dents sont des hétérodontos, ce qui indique que tous ne sont pas égaux: imaginez les dents d'un crocodile, comparées aux dents de l'homme, clairement différenciées en molaires, prémolaires, canines et incisives. L'os de la mâchoire inférieure est fusionné en un seul: le dentaire.
Le système excréteur est formé de reins métanéphriques à urétras se terminant habituellement par une vessie.
Ils sont classés dans la sous-classe Prototheria, où, dans l'ordre, Monotremata comprend l'ornithorynque et l'échidné. La sous-classe Theria comprend l’infraclase Metatheria, constituée des marsupiaux.
L'Eutheria infraclase comprend tous les ordres de mammifères placentaires: Ordre Insectivora, Macroscelidea, Desmoptera, Chiroptera, Scandentia, Primates, Xenarthra, Pholidota, Lagomorpha, Rodentia, Carnivora, Tubulidentata, Proboscidea, Hippoidea, Hyroid, Peryrodure,
Système nerveux
L'unité de base du système nerveux sont les neurones. Ces cellules ont la capacité d'être excitées et de conduire les impulsions électriques nécessaires. Le système est divisé en système nerveux central et système nerveux et périphérique.
Chez les vertébrés, les processus nerveux se produisent au moyen de nerfs, qui sont fondamentalement un ensemble d'axones de neurones entourés de tissu conjonctif.
La complexité de l'organe principal - le cerveau - varie en fonction des groupes de poissons, d'amphibiens, de reptiles, d'oiseaux et de mammifères. Ces derniers présentent une complexité remarquable dans ladite structure.
En ce qui concerne les sens, chaque lignée a développé ses particularités. Les oiseaux, par exemple, ont une vision exceptionnelle, car ils peuvent visualiser leurs proies à une distance surprenante.
Les mammifères ont un épithélium olfactif hautement développé qui les aide à explorer leur environnement et participe également aux interactions sociales.
Système digestif
En termes généraux, le système digestif des vertébrés est composé des parties suivantes:
Un organe récepteur de la nourriture, qui constitue les parties de la "bouche". Il participe à la destruction de la nourriture en particules plus petites. De plus, dans certains cas, il existe des glandes qui sécrètent la salive et participent à la digestion enzymatique des glucides.
Vient ensuite un conduit, l’œsophage, responsable du transport des aliments vers l’estomac, où il sera mélangé à une série d’enzymes et de sucs gastriques. Le pancréas participe à la sécrétion d'enzymes.
Chez les oiseaux, il existe une structure appelée culture, suivie d'un gésier - cette structure est musculaire et est souvent assistée par de petites roches.
Ce système est suivi d'organes liés à l'absorption d'éléments nutritifs: l'intestin grêle. De même, l'absorption d'eau a lieu dans le gros intestin, où se concentrent les solides. Les déchets sont expulsés par une ouverture.
Reproduction
Chez les vertébrés, la reproduction est principalement de type sexuel et les sexes sont séparés. Les poissons et les requins peuvent être ovipares, ovovivipares ou vivipares. Chez certaines espèces, la progéniture peut se développer directement.
La fécondation est généralement interne (dans les groupes basaux, les externes sont communs) et, chez les reptiles, nous commençons à observer des organes spécialisés dans la copulation, tels que les pénis et les hémipènes où se termine le contenu des gonades.
S'il n'y a pas d'organes spécialisés, le phénomène se produit dans les égouts, comme chez la plupart des oiseaux.
Respiration
Chez les poissons, la respiration se fait par le système branchial, ce qui leur permet d'extraire l'oxygène de l'eau. Les amphibiens sont capables de respirer par la peau ou par le biais de poumons en forme de poches, bien que, contrairement à nos poumons, ils soient gonflés par une pression négative.
De la même manière, les reptiles respirent par les poumons, tout comme les mammifères. Les oiseaux disposent d’un système spécial de parabronquios qui leur permet de faire face aux besoins énergétiques élevés du vol.
Exemples d'animaux vertébrés
Comme nous l'avons vu dans la classification des vertébrés, cela constitue un groupe d'animaux vaste et hétérogène.
Nous sommes généralement en contact quotidien avec eux, que ce soit comme animaux de compagnie ou comme compagnons. En outre, ils font partie de notre régime alimentaire.
Les poissons
Tout ce que nous appelons "poisson" sont des vertébrés. Celles-ci se trouvent dans les eaux douces et salées.
Les amphibiens
Les amphibiens vivent dans des environnements terrestres, mais ils sont liés à l'eau par leur reproduction. Les plus populaires sont les grenouilles et les crapauds que l'on trouve couramment dans les étangs et les étangs. Les salamandres et les céciliens sont plus difficiles à trouver dans la vie quotidienne.
Reptiles
Les reptiles incluent les tortues, la grande variété de lézards, serpents, crocodiles, entre autres. Le groupe de dinosaures gigantesques qui ont habité la terre pendant des milliers d'années sont classés comme des reptiles.
Oiseaux
Le groupe d'oiseaux comprend tous une grande variété d'espèces. Ils ont la capacité de voler, bien que certains groupes, tels que les manchots et les autruches, aient modifié leur façon de voyager.
Mammifères
Enfin, nous avons des mammifères. Un grand groupe qui présente une diversité morphologique accablante. Pour ne citer que quelques-uns d'entre eux, nous avons des baleines gigantesques, des petits rongeurs et des chauves-souris imposantes.
Origine des Vertébrés
Plusieurs théories cherchent à expliquer l'origine de ce groupe. L’une des plus remarquables est l’hypothèse de Walter Garstang. En 1928, ce chercheur, originaire d’Angleterre, a proposé qu’une lignée ancestrale d’accordeurs conserve son apparence juvénile.
Les accords se sont diversifiés très tôt au cours de l'évolution. Cette dichotomie a entraîné l'apparition des lignages suivants: les urocordados sédentaires (appelés ascidiens) et les céphalochordés et vertébrés mobiles.
La théorie se concentre sur les urocordés. Bien que les formes simples et sessiles de ces organismes ne semblent pas être un candidat prometteur pour être considéré comme l'ancêtre des chordés, leur forme juvénile - la larve - l'est.
La larve de l'urocordados présente toutes les caractéristiques qui lui permettent d'être un vertébré ancestral: elle possède une notochorde, un cordon nerveux dorsal et creux, des fentes pharyngiennes et une queue postanale.
L’hypothèse propose qu’à un moment de l’évolution du groupe, les larves aient perdu la capacité de se conformer à leur métamorphose. Ainsi, cette larve est sexuellement mature, mais avec des caractéristiques juvéniles, elle a été capable de se reproduire et de générer une nouvelle lignée de céphalobones et de vertébrés.
