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Características del reino animal

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OpenStax College Based on Features of the Animal Kingdom† by OpenStax College This work is produced by OpenStax-CNX and licensed under the Creative Commons Attribution License 4.0‡

Abstract Al nal de esta sección serás capaz de: Enumerar las características que diferencian al reino animal de otros reinos. Explicar el proceso de reproducción animal y desarrollo embrionario. Describir la jerarquía de la clasicación básica animal. Comparar y contrastar el desarrollo embrionario de protostomados y duterostomados.

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Aunque existe una diversidad extraordinaria en el reino animal, los animales comparten ciertas características comunes que los distinguen de los organismos que pertenecen a otros reinos. Todos los animales son eucariontes, multicelulares y casi todos poseen tejidos especializados. La mayoría de los animales son móviles, por lo menos en cierta parte de su vida; requieren de una fuente de alimento para crecer y desarrollarse; todos son heterótrofos e ingieren materia orgánica viva o muerta. Esta forma de obtención de energía los distingue de los organismos autótrofos, como las plantas, los cuales elaboran sus propios nutrientes por medio de la fotosíntesis; y de los hongos que digieren su alimento de forma externa. Los animales pueden ser carnívoros, herbívoros, omnívoros o parásitos Figure 1. La mayoría de estos se reproducen sexualmente y sus descendientes atraviesan por una serie de fases de desarrollo establecidas por un plan corporal determinado, a diferencia de las plantas en las que la forma exacta de su cuerpo es indeterminada. El plan corporal determinado se reere a la forma del cuerpo del animal. ∗ Version

1.1: Apr 15, 2015 2:57 pm -0500

† http://cnx.org/content/m45523/1.2/ ‡ http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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Figure 1: Todos los animales son heterótrofos y obtienen energía del alimento que ingieren. (a) El oso negro es un omnívoro y come tanto animales como plantas; (b) Dirolaria immitis es un gusano parásito que obtiene energía de sus hospederos; en su estado larvario parasita mosquitos y en su estado adulto parasita el corazón de perros y otros mamíferos. (créditos: (a) modicado del trabajo del Servicio Forestal del USDA; (b) modicado del trabajo de Clyde Robinson)

1 La estructura compleja de los tejidos Una de las características contrastantes de los animales son las estructuras especializadas que llevan a cabo funciones únicas. Al igual que la mayoría de los organismos multicelulares, los animales desarrollan células especializadas que en conjunto constituyen tejidos con funciones especícas; un tejido es una colección de células que tienen un origen embrionario común. Existen cuatro tipos principales de tejidos animales: nervioso, muscular, conectivo y epitelial. El tejido nervioso está constituido por neuronas, o células nerviosas, las cuales transmiten los impulsos nerviosos. El tejido muscular se contrae y produce todos los movimientos del organismo, desde la locomoción hasta los movimientos dentro del cuerpo. Los animales también poseen tejido conectivo especializado que lleva a cabo diversas funciones, incluyendo transporte y soporte estructural; la sangre y los huesos son ejemplos de tejido conectivo, el cual está formado de células separadas por material extracelular, constituido de material orgánico e inorgánico, tales como las proteínas y los depósitos minerales de los huesos. El tejido epitelial cubre las supercies internas y externas de los órganos dentro del cuerpo del animal y la supercie externa del cuerpo del organismo.

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Haz clic en la siguiente liga para ver la presentación del biólogo E. O. Wilson sobre la importancia de la diversidad animal: http://openstaxcollege.org/l/saving_life21

2 Reproducción animal y desarrollo La mayoría de los animales poseen células (somáticas) diploides y un número pequeño de células reproductivas haploides (gametos), originadas a partir de procesos meióticos. Existen por supuesto algunas excepciones, como: abejas, avispas y hormigas; en estas especies el macho es haploide, debido a que se desarrolla a partir de un huevo no fertilizado. La mayoría de los animales se reproducen sexualmente, aunque hay algunos que también poseen mecanismos de reproducción asexual. 1 http://openstaxcollege.org/l/saving_life2

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2.1 Reproducción sexual y desarrollo embrionario Casi todas las especies animales son capaces de reproducirse sexualmente, y para muchos ésta es la única forma posible de reproducción. Esto distingue a los animales de los hongos, protistas y bacterias cuyo método común o exclusivo de reproducción es el asexual. Durante la reproducción sexual, los gametos masculinos y femeninos de una especie se combinan en un proceso llamado fertilización. Típicamente, el espermatozoide (de tamaño pequeño y móvil) viaja hacia el huevo femenino (sésil y de tamaño mucho mayor). La forma de los espermatozoides es muy diversa e incluye desde células con agelos, hasta células ameboideas que facilitan la motilidad. La fertilización y la fusión del núcleo de los gametos producen un cigoto; esta fertilización puede ser interna, especialmente en animales terrestres, o externa, muy común en especies de animales acuáticos. Después de la fertilización se lleva a cabo un desarrollo secuencial, acorde a la división y diferenciación de las células. Muchos de los eventos en el desarrollo se comparten entre grupos relacionados de especies animales, estos eventos son una de las formas principales utilizadas por los cientícos para clasicar grupos de animales en niveles superiores. Durante el desarrollo las células animales se especializan y forman tejidos, determinando la futura siología y morfología. En muchos animales, como en el caso de los mamíferos, los jóvenes se parecen a los adultos. En otros casos, como el de insectos y anbios, sufren una metamorfosis completa en la que los individuos tienen uno o más estados larvarios. Para estos animales, los jóvenes y los adultos tienen dietas y, en algunos casos, hábitats diferentes. En otras especies existe un proceso de metamorfosis incompleta en el cual los individuos jóvenes se parecen a los adultos y experimentan una serie de etapas separadas por mudas (cambio de piel), hasta que alcanzan la forma nal adulta.

2.2 Reproducción asexual La reproducción asexual, a diferencia de la reproducción sexual, produce descendencia que es genéticamente idéntica entre sí y al progenitor. Un número de especies animales, especialmente aquéllas carentes de columna vertebral, pero también algunos peces, anbios y reptiles, son capaces de reproducirse asexualmente. La reproducción asexual, excepto por los ocasionales gemelos idénticos, está ausente en las aves y mamíferos. Las formas más comunes de reproducción asexual en animales acuáticos sésiles son la gemación y la fragmentación, en la cual un fragmento del individuo parental se separa y crece en un nuevo individuo. En contraste, la partenogénesis es una forma de reproducción asexual, encontrada en ciertos invertebrados y muy raramente en vertebrados, en donde un huevo no fertilizado se desarrolla en un nuevo descendiente.

3 Clasicación de las características de los animales Los animales se clasican de acuerdo a sus características morfológicas y de desarrollo, tal como el plan corporal. Con excepción de las esponjas, el cuerpo de los animales es simétrico; esto signica que la distribución de las partes del cuerpo está balanceada a lo largo de un eje. Algunas características adicionales que contribuyen a la clasicación de los animales incluyen: el número de capas de tejido que se forman durante el desarrollo, la presencia o ausencia de cavidad corporal interna y otras características del desarrollo embrionario. :

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Figure 2: El árbol logenético de los animales está basado en evidencia morfológica, fósil y genética.

¾Cuál de los siguientes enunciados es falso? a.Los Eumetazoa poseen un tejido especializado que no poseen los Parazoa. b.Tanto los organismos celomados como los pseudocelomados poseen cavidad corporal. c.De acuerdo con esta gura, los cordados están más estrechamente relacionados a los equinodermos que a los rotíferos. d.Algunos animales tienen simetría radial y otros simetría bilateral.

3.1 Simetría corporal Los animales pueden tener formas asimétricas, radiales o bilaterales Figure 3. Los animales asimétricos son aquellos que carecen de patrón o simetría; las esponjas son un ejemplo de este tipo de animales Figure 3a. Un http://cnx.org/content/m54657/1.1/

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organismo con simetría radial posee una orientación longitudinal, es decir, de arriba hacia abajo Figure 3b; cualquier plano de corte a lo largo de este eje produce mitades de imágenes más o menos especulares, las anémonas de mar poseen simetría radial.

Figure 3: Los animales presentan diferentes tipos de simetrías corporales. (a) La esponja es asimétrica; no presenta ningún plano de simetría; (b) la anémona de mar tiene simetría radial y posee múltiples planos de simetría; y (c) la cabra posee simetría bilateral con un solo plano de simetría.

La simetría bilateral se ilustra en la Figure 3c, utilizando una cabra como ejemplo. La cabra posee lados superior e inferior, pero estos no son simétricos. Un corte en plano vertical desde la parte delantera a la trasera del animal produce lados derecho e izquierdo, los cuales son imágenes especulares. Los animales con simetría bilateral también poseen cabeza y cola (anterior vs. posterior), además de torso y vientre (dorsal vs. ventral).

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En el siguiente video verás un boceto rápido de los diferentes tipos de simetría corporal: http://openstaxcollege.org/l/symm

3.2 Capas de tejidos Muchas especies animales sufren una superposición de capas de los primeros tejidos durante el desarrollo embrionario; mismas que se conocen como capas germinales. Cada una de éstas da lugar a un juego de tejidos y órganos especícos; los animales pueden desarrolla dos o tres estratos de capas germinales Figure 4. Aquellos que presentan simetría radial desarrollan dos capas germinales, una interna o endodermo y una externa o ectodermo; a estos animales se les conocen como diblásticos. Los animales con simetría bilateral desarrollan tres capas germinales: una capa interna o endodermo, una capa externa o ectodermo y una capa media o mesodermo; e estos animales se les llama triblásticos. 2 http://openstaxcollege.org/l/symmetry2

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Figure 4: Durante la embriogénesis, los animales diblásticos desarrollan dos capas germinales embrionarias: un ectodermo y un endodermo. El desarrollo de la tercer capa (mesodermo) se lleva a cabo en los organismos triblásticos.

3.3 Presencia o ausencia de celoma Los triblásticos pueden desarrollar una cavidad interna, llamada celoma, derivada del mesodermo. Esta cavidad está cubierta por tejido epitelial, generalmente descansa entre el sistema digestivo y la pared del cuerpo y está llena de uido. Esta cavidad contiene órganos como el riñón y el bazo, además del sistema circulatorio. Los triblásticos que no desarrollan celoma se conocen como acelomados, aunque posee una cavidad intestinal, y la región del mesodermo está completamente llena de tejido; los gusanos planos son organismos acelomados. Los animales con un celoma verdadero se llaman eucelomados o celomados Figure 5. El verdadero celoma surge completamente dentro de la capa germinal del mesodermo; animales como gusanos, caracoles, insectos, estrellas de mar y vertebrados son organismos celomados. Un tercer grupo de triblásticos tienen una cavidad corporal derivada tanto del tejido del mesodermo como de tejido del endodermo, estos organismos se conocen como pseudocelomados; los gusanos redondos son un ejemplo de este tipo de organismos. Datos recientes, sobre las relaciones de pseudocelomados, sugieren que este lo no está cercanamente relacionado y que la aparición del celoma debió ocurrir más de una vez Figure 2. Los celomados verdaderos se pueden caracterizar también de acuerdo a su desarrollo embrionario temprano.

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Figure 5: Los triblásticos pueden ser: acelomados, celomados o pseudocelomados. Los celomados tienen una cavidad corporal dentro del mesodermo, que se conoce como celoma; esta cavidad está cubierta por tejido mesodérmico. Los pseudocelomados tienen una cavidad similar, solamente que ésta se encuentra cubierta por tejido tanto mesodérmico como endodérmico. (créditos: (a) modicado del trabajo de Jan Derk; (b) modicado del trabajo de NOAA; (c) modicado del trabajo de USDA, ARS)

3.4 Protostomados y deuterostomados Los organismos con simetría bilateral, triblásticos y eucelomados se pueden dividir en dos grupos, con base en las diferencias de su desarrollo embrionario temprano: protostomados, que incluyen los como artrópodos, moluscos y anélidos, y deuterostomados, que comprenden a los cordados y equinodermos. Estos dos grupos de organismos obtienen su nombre de acuerdo a la cavidad digestiva que se forma primero, la boca o el ano. La palabra protostoma, cuyo origen es griego y signica "primera boca", y deuterostoma o "segunda boca" (en el caso de los deuterostomados el ano se desarrolla primero). Esta diferencia reeja el destino de una estructura llamada blastoporo Figure 6, el cual se convierte en la boca en los protostomados y en el ano en los deuterostomados. Otras características del desarrollo que dieren entre protostomados y deuterostomados son: la manera en que se forma el celoma y los primeros estadios de división celular del embrión.

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Figure 6: Los eucelomados se pueden dividir en dos grupos, con base en el desarrollo embrionario temprano: protostomados y deuterostomados. Dos de estas diferencias incluyen el origen de la apertura de la boca y la forma en la cual se forma el celoma.

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4 Resumen de la sección Los animales constituyen un reino de organismos muy diversos. Aunque los animales oscilan en complejidad desde los más simples, como las esponjas marinas, hasta los más complejos, como los seres humanos, la mayoría de ellos comparten ciertas características exclusivas a este reino. Los animales son eucariontes, multicelulares, heterotrócos, generalmente móviles y con un plan corporal jo. Muchos miembros del reino animal presentan tejidos diferenciados que se dividen en cuatro clases principales: nervioso, muscular, conectivo y epitelial; que desarrollan diferentes funciones especializadas. La mayoría de los animales se reproducen sexualmente, causando un desarrollo secuencial que es muy similar en todo el reino animal. Los organismos en el reino animal están clasicados con base en la morfología corporal y el desarrollo. Los verdaderos animales se dividen en los que poseen simetría radial y los que presentan simetría bilateral. Los animales con tres capas germinales se conocen como triblásticos y están caracterizados por la presencia o ausencia de una cavidad interna llamada celoma. Los animales con cavidad corporal pueden ser celomados o pseudocelomados, dependiendo del tipo de tejido que dé lugar al celoma. Los celomados se dividen en dos grupos, con base en ciertas características de su desarrollo: protostomados y deuterostomados

5 PREGUNTAS DE CONEXIÓN ARTÍSTICA Exercise 1

Con base en la Figure 2, ¾cuál de los siguientes enunciados es falso? a. b. c. d.

(Solution on p. 13.)

Los Eumetazoa poseen tejidos especializados y los Parazoa no. Tanto los acelomados como los pseudocelomados poseen una cavidad corporal. Los cordados están más cercanamente relacionados a los equinodermos que a los rotíferos. Algunos animales presentan simetría radial y otros simetría bilateral.

6 PREGUNTAS DE REVISIÓN Exercise 2

(Solution on p. 13.)

¾Cuál de las siguientes características no es común a la mayoría de los animales? a. b. c. d.

desarrollo en un plan corporal jo reproducción asexual tejidos especializados heterótrofos

Exercise 3

¾Cuál de los hechos mencionados en los incisos siguientes no ocurre? a. b. c. d.

simetría radial, diblástico diblástico, eucelomado protostomado, celomado simetría bilateral, deuterostomado

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(Solution on p. 13.)

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7 PREGUNTAS DE PENSAMIENTO CRÍTICO Exercise 4

(Solution on p. 13.)

Exercise 5

(Solution on p. 13.)

¾Por qué es que los tejidos especializados son importantes para la funcionalidad y complejidad de los animales? Utilizando los siguientes términos explica en qué clasicación y grupos se encuentran los humanos. De lo más general a lo más particular: simetría, capas germinales, celoma, desarrollo embrionario.

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Solutions to Exercises in this Module to Exercise (p. 11)

Figure 2 B

to Exercise (p. 11)

B

to Exercise (p. 11)

B

to Exercise (p. 12)

Los tejidos especializados permiten un funcionamiento más eciente debido a que los tejidos diferenciados pueden realizar funciones únicas y trabajar en conjunto, llevando a cabo funciones complementarias, lo que le permite al animal realizar simultáneamente funciones diferentes. Por ejemplo, el tejido muscular especializado permite dirigir movimientos de forma eciente, y el tejido nervioso especializado permite modalidades sensoriales múltiples, así como la habilidad de responder a información sensorial diferente; estas funciones no están necesariamente disponibles en otros organismos no animales.

to Exercise (p. 12)

Los humanos tienen planes corporales que son bilateralmente simétricos y están caracterizados por el desarrollo de tres capas germinales, convirtiéndolos en triblásticos. Los humanos tienen un celoma verdadero, por lo que son eucelomados. Los humanos son deuterostomados.

Glossary Denition 1: acelomado sin cavidad en el cuerpo

Denition 2: asimétrico

que no posee un plano de simetría

Denition 3: capa germinal

colección de células que se forman durante la embriogénesis y que darán lugar a los futuros tejidos

Denition 4: celoma

cavidad del cuerpo derivada del tejido embrionario mesodérmico

Denition 5: deuterostomado

describe a un animal en el cual el blastoporo se convierte en el ano, con una segunda abertura que da lugar a la boca

Denition 6: diblástico

animal que se desarrolla a partir de dos capas embrionarias germinales

Denition 7: eucelomado

describe animales que poseen una cavidad corporal completamente cubierta con tejido mesodérmico

Denition 8: plan corporal

forma y simetría de un organismo

Denition 9: protostomado

describe a un animal en el cual durante la embriogénesis se desarrolla en primer lugar la boca y en segundo lugar el ano

Denition 10: pseudocelomado

animal con celoma que no está completamente cubierto con tejido derivado del mesodermo como en los eucelomados o celomados

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Denition 11: simetría bilateral

tipo de simetría en la cual hay únicamente un plano de simetría en donde se crean dos lados que son imágenes especulares

Denition 12: simetría radial

tipo de simetría con múltiples planos de simetría en donde todos cruzan en un eje a través del centro del organismo

Denition 13: triblástico

animal que se desarrolla a partir de tres capas germinales

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