Biologia per Majors II

Identificare le caratteristiche degli amnioti

Gli amnioti sono un clade di vertebrati tetrapodi che comprende i rettili, gli uccelli e i mammiferi. Gli amnioti sono caratterizzati dall’avere un uovo dotato di un amnion, un adattamento per deporre le uova sulla terraferma o mantenere l’uovo fecondato all’interno della madre.

Gli embrioni amnioti, sia che vengano deposti come uova o portati dalla femmina, sono protetti e aiutati da diverse membrane estese. Nei mammiferi euteri (come l’uomo), queste membrane includono il sacco amniotico che circonda il feto. Queste membrane embrionali e la mancanza di uno stadio larvale distinguono gli amnioti dagli anfibi tetrapodi.

Animali amniotici

In passato, la divisione più comune degli amnioti è stata nelle classi Mammalia, Reptilia e Aves. Tuttavia, gli uccelli discendono direttamente dai dinosauri, quindi questo schema classico risulta in gruppi che non sono veri cladi. Considereremo gli uccelli come un gruppo distinto dai rettili per lo scopo di questa discussione con la consapevolezza che questo non riflette completamente la storia filogenetica e le relazioni. Invece, la filogenetica moderna colloca gli uccelli e i rettili in un clade più grande insieme, anche se gli uccelli (non i rettili) sono i veri discendenti dei dinosauri.

Gli amnioti – rettili, uccelli e mammiferi – si distinguono dagli anfibi per il loro uovo terrestre, che è protetto da membrane amniotiche. L’evoluzione delle membrane amniotiche ha fatto sì che gli embrioni degli amnioti fossero dotati di un proprio ambiente acquatico, il che ha portato a una minore dipendenza dall’acqua per lo sviluppo e quindi ha permesso agli amnioti di ramificarsi in ambienti più secchi. Questo è stato uno sviluppo significativo che li ha distinti dagli anfibi, che erano limitati ad ambienti umidi a causa delle loro uova senza guscio. Anche se i gusci delle varie specie amniotiche variano significativamente, tutti permettono di trattenere l’acqua. I gusci delle uova di uccelli sono composti da carbonato di calcio e sono duri, ma fragili. I gusci delle uova dei rettili sono coriacei e richiedono un ambiente umido. La maggior parte dei mammiferi non depone uova (tranne i monotremi). Invece, l’embrione cresce all’interno del corpo della madre; tuttavia, anche con questa gestazione interna, le membrane amniotiche sono ancora presenti.

Caratteristiche degli amnioti

Figura 1. Sono mostrate le caratteristiche principali di un uovo amniotico.

L’uovo amniotico è la caratteristica principale degli amnioti. Negli amnioti che depongono le uova, il guscio dell’uovo fornisce protezione all’embrione in via di sviluppo, pur essendo abbastanza permeabile da permettere lo scambio di anidride carbonica e ossigeno. L’albumina, o albume, fornisce all’embrione acqua e proteine, mentre il tuorlo, più grasso, è la fonte di energia per l’embrione, come nel caso delle uova di molti altri animali, come gli anfibi. Tuttavia, le uova degli amnioti contengono tre membrane extra-embrionali aggiuntive: il corion, l’amnion e l’allantoide (Figura 1).

Le membrane extra-embrionali sono membrane presenti nelle uova amniotiche che non fanno parte del corpo dell’embrione in sviluppo. Mentre la membrana amniotica interna circonda l’embrione stesso, il corion circonda l’embrione e il sacco vitellino. Il corion facilita lo scambio di ossigeno e anidride carbonica tra l’embrione e l’ambiente esterno dell’uovo. L’amnios protegge l’embrione dagli shock meccanici e supporta l’idratazione. L’allantoide immagazzina i rifiuti azotati prodotti dall’embrione e facilita anche la respirazione. Nei mammiferi, nella placenta sono presenti membrane omologhe alle membrane extra-embrionali delle uova.

Caratteristiche aggiuntive derivate dagli amnioti sono la pelle impermeabile, dovuta alla presenza di lipidi, e la ventilazione costale dei polmoni.

Evoluzione degli amnioti

I primi amnioti si sono evoluti da antenati anfibi circa 340 milioni di anni fa durante il periodo Carbonifero. I primi amnioti si sono divisi in due linee principali subito dopo la nascita dei primi amnioti. La divisione iniziale fu in sinapsidi e sauropsidi. I sinapsidi includono tutti i mammiferi, comprese le specie mammifere estinte. I sinapsidi includono anche i terapsidi, che erano rettili simili ai mammiferi da cui si sono evoluti i mammiferi. I sauropsidi includono rettili e uccelli, e possono essere ulteriormente divisi in anapsidi e diapsidi. Le differenze chiave tra sinapsidi, anapsidi e diapsidi sono le strutture del cranio e il numero di fenestrae temporali dietro ogni occhio (Figura 2).

Figura 2. Confrontare i crani e le fenestrae temporali di anapsidi, sinapsidi e diapsidi. Gli anapsidi non hanno aperture, i sinapsidi hanno un’apertura e i diapsidi ne hanno due.

Le fenestre temporali sono aperture post-orbitali nel cranio che permettono ai muscoli di espandersi e allungarsi. Gli anapsidi non hanno fenestrae temporali, i sinapsidi ne hanno una e i diapsidi ne hanno due. Gli anapsidi includono organismi estinti e possono, sulla base dell’anatomia, includere le tartarughe. Tuttavia, questo è ancora controverso, e le tartarughe sono talvolta classificate come diapsidi sulla base di prove molecolari. I diapsidi includono gli uccelli e tutti gli altri rettili viventi ed estinti.

I diapsidi si sono divisi in due gruppi, gli Archosauromorpha (“antica forma di lucertola”) e i Lepidosauromorpha (“forma di lucertola squamosa”) durante il periodo Mesozoico (Figura 3). I lepidosauri includono lucertole moderne, serpenti e tuatara. Gli arcosauri includono i moderni coccodrilli e alligatori, e gli estinti pterosauri (“lucertola alata”) e dinosauri (“terribile lucertola”). La clade Dinosauria include gli uccelli, che si sono evoluti da un ramo dei dinosauri.

Figura 3. Questo grafico mostra l’evoluzione degli amnioti. La collocazione dei Testudini (tartarughe) è attualmente ancora discussa.

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