Transcript Teorija morfologije

Morfologija kičmanjaka
Morfologija podrazumeva strukturne odlike
fenotipa
Oblasti proučavanja
• oblik, veličina, položaj, struktura
• Anatomija je deo morfologije (opisivanje unutrašnjih
organa)
• Vremenski okvir promena tokom ontogenije i filogenije
• Evoluciona morfologija (procesi divergencije potomaka)
Teorija morfologije
• Datira još od Aristotela (384-322 p.n.e.) – ‘’Delovi životinja’’
• Osnovna funkcija morfologije je deskripcija morfoloških celina,
njihovo uporedno proučavanje i uspostavljanje prirode veza.
Teorija morfologije
• Morfološka celina uvek ima neku
funkciju (kretanje, disanje, ishrana,
čula...).
• Prirodna selekcija deluje na nivou
fenotipa; eventualne promene pod
uticajem prirodne selekcije su ustvari
nova rešenja prirode na novonastale
okolnosti u kojoj se našla jedna vrsta.
Morfološke promene u filogeniji
Primer povratka u vodu
Morfološke novine i staze
Morfološke novine - u evolucionom pogledu nove strukture
koje nemaju parnjake u predačkoj vrsti a nisu homonomne
nijednoj morfološkoj celini istog organizma (npr. novi organ –
peraje kod kita, krilo slepog miša...).
Staza - odsustvo promena u morfološkoj organizaciji u dužem
vremenskom periodu. Za životinje koje se nisu morfološki
promenile tokom miliona godina kažemo da su živi fosili.
Latimeria spp.
Sphenodon spp.
Odnos veličine i oblika – alometrija
Različita stopa rasta i diferencijacije dovodi do promena u
veličini i obliku morfoloških celina.
alometrija - promene u veličini koje dovode
do promene oblika morfoloških celina
Alometrijski rast može se predstaviti
relacijom:
Y = b Xa
X, Y
b, a
- dimenzije koje se porede
- konstante
Carcharodon sp. †
Odnos veličine i oblika – izometrija
Izometrijski rast - podrazumeva proporcionalno povećavanje svih
morfoloških celina (delovi tela) u odnosnu na ukupno povećanje
tela. Npr. ekstremiteti, glava, rep...
Heterohronija - anizometrija
• Heterohronične promene
– promene u kontrolnim
parametrima koje dovode do
menjanja ontogenetskih
putanja potomačkih
populacija u odnosu na
predačke.
oblik
• osnovne odlike
morfoloških celina
1. veličina
2. oblik
3. vreme diferencijacije
veličina
vreme diferencijacije
Heterohronične promene
Heterohronija može delovati na nivou
pojedinačnih morfoloških karaktera ili
na nivou celog organizma.
Rezultat su mutacija
koje dovode do toga
da rast svih delova tela
ne prati ukuopno
povećanje tela. Npr.
kod ljudi glava
novorođenčeta ne
prati istom dinamikom
povećavanje
ekstremiteta u odnosu
na telo.
Dakle, postoji
disproporcija.
Filogenetske promene veličine i oblika
• Alometrijski rast u
nekim slučajevima
dovodi do promena u
obliku morfološke celine
koje mogu dati podlogu
za nastanak novih vrsta.
• Izolovanje takvih
populacija kroz
generacije stvoriće i
genetičku barijeru i tako
se specijski odvojiti od
pretka ili sestrinske
grupe.
Filogenetske promene veličine i oblika
Vrste heterohroničnih promena
Peramorfoza
• Promene koje dovode do pojave novih fenotipova, tj. novih
morfoloških karakteristike koje nisu postojale kod predaka.
• U ovom slučaju se kod juvenilnih stupnjeva potomačkih grupa
javljaju morfološke karakteristike adultnog stupnja predačke
grupe. Veće razlike pokazuju adulti!
cranuim adulta
šimpanze
Pedomorfoza
Ambystoma mabeei
Uobičajeno je da su larve daždevnjaka akvatične i dišu pomoću
eksternih škrga. Metamorfozom, adulti gube škrge i izlaze na kopno.
Pedomorfoza podrazumeva heterociklične promene kod potomaka
pri kojim se u većoj ili manjoj meri kod adulta zadržavaju juvenilne
morfološke karakteristike predaka.
Pedomorfoza: neotenija
Kod vrste Necturus
maculosus adulti ne gube
škrge i kao polno zreli ceo
život provode u vodi.
Neotenija je poznata i kod
čovečje ribice Proteus
anquineus.
Pretpostavka: pedomorfoza je mehanizam gubitka adultne faze
ontogenetskog razvića (premošćavanje jaza larva-adult). Ovo
predstavlja dominantnu hipotezu o nastanku kičmenjaka i odvajanju
od hordata kao predačke grupe sa izrazitim stupnjevima larva i
adulta.
Funkcija i biološka uloga
Funkcija – lokomocija
Biološke uloge - plivanje, kretanje u različitim
terestričnim uslovima, letenje (aktivno i pasivno)
Homologija
Organ ili struktura koja
postoji kod dve ili više
različitih vrsta, a koja
vodi poreklo od
zajedničkog pretka
naziva se homologna.
Ta struktura ne mora
imati istu funkciju kod
tih vrsta. Klasičan
primer homologije je
kod skeletnih
komponenti vertebrata.
Serijska homologija: pršljenovi
Homoplazija
• Strukturna sličnost dve ili više različitih vrsta (npr. peraja foka
i kitova) koja vodi poreklo od zajedničkog pretka kod kojeg ta
struktura nije imala identičnu funkciju.
a) Konvergencija: ukoliko je zajednički predak u evolucionom
smislu nepoznat.
b) Paralelizam: ukoliko je zajednički predak poznat.
•
Reverzija: vraćanje funkcije nekog organa na pređašnju
usled ograničenja ontogenetskog razvića. Evoluciona
reverzija nikada nije ostvariva u potpunosti.
Analogija
Suprotno, struktura koja kod različitih vrsta služi istoj svrsi , ali
ne potiče od zajedničkog pretka zove se analogna. Primer su
krila insekata, pterosaura, ptica ili slepog miša.
Primitivnost morfoloških odlika
• Pleziomorfno stanje je primitivno stanje nekog karaktera, tj.
karaktera koji se nije mnogo promenio u odnosu na zajedničkog
pretka (notohorda).
• Apomorfno stanje karaktera je sekundarno, odnosno
izvedeno stanje (krila slepog miša, peraja kod kitova...).
• Sinapomorfno stanje je zajedničko prisustvo istih karaktera
kod neke grupe. Ukazuje na monofiletsko poreklo te grupe
(parni ekstremiteti).
• primitivnost se iskazuje samo na osnovu poredjenja neke vrste
ili dela njenog tela u odnosu na druge grupe iste filogenetske
linije:
Polypterus senegalus
ribe
Sphenodon
punctatus
Ornithorhynchus
anatinus
sisari
gmizavci
Generalizacija i specijacija
• Generalizovano
stanje je stanje nekog
karaktera iz koga su
nastala različita
izvedena stanja. Npr:
petoprstost Eutheria.
Evolucioni trend
• Specijalizovano
stanje je izvedeno
stanje karaktera
(apomorfno)
sekundarno stanje.
Kopita i papci, krila
ptica i slepih miševa.
Generalizacija i specijacija
• Modifikacije predstavljaju promene koje nemaju osnove u
genetičkom smislu. Specijalizacija neke morfološke celine u tom
slučaju može se ostvariti čak i kod već specijalizovanih grupa, npr.
Latimeria - šakoperka (Crossopterygii): udovi ili srce ptica i sisara
nastalo od vrlo specijalizovanog srca starih grupa gmizavaca.
Regionalna diferencijacija
• Osnovne karakteristike kičmenjaka:
1. bilateralna simetrija
2. celom
3. endoskelet mezodermalnog porekla - lobanja (cranium) i
kičma (vertebra columnaris)
4. parni i neparni ekstremiteti
5. cefalizacija
6. centralni nervni sistem – mozak (encephalon) i kičmena
moždina (medulla spinalis)
7. metamerija nekih delova tela (mišići)
8. povećan broj gena u genomu
Regionalna diferencijacija
• Telesni regioni kičmenjaka:
1. glava
2. trup
3. rep
• Karakteristike hordata:
1. notohorda
2. nervna cev
3. škržni prorezi
Organski sistemi
1. kožni sistem (višeslojna, žlezde, skeletni elementi, derivati kože)
2. čula (olfaktorna, akustička, fotoreceptorna, taktilna...)
3. nervni sistem + neuroendokrini sistem
4. skeletni sistem (kožni, endoskelet i hrskavica)
5. mišićni sistem (visceralna i somatička muskulatura)
6. digestivni sistem (crevni kanal + akcesorne žlezde)
7. respiratorni sistem (unutrašnje škrge i pluća)
8. cirkulatorni sistem (krvni i limfni)
9. ekskretorni sistem (bubrezi, kloaka ili mokraćna bešika)
10. reproduktivni sistem (gonade, kloaka ili urogenitalni sisnus)
Klasifikacija kičmenjaka
Phylum
Chordata
Subphylum
Hemichordata
Subphylum
Urochordata
- Tunicata
Subphylum
Cephalochordata
Subphylum
Vertebrata
Klasifikacija kičmenjaka
Subphylum
Vertebrata
Superclassis
Agnatha
Classis
Cyclostomata
Superclassis
Gnathostomata
Pisces!
Tetrapoda!
Klasifikacija kičmenjaka
Classis
Chondrichthyes
Subclassis
Elasmobranchii
Ordo Batodei
Ordo Selachii
Subclassis
Holocephali
Ordo
Chimaeriformes
Klasifikacija kičmenjaka
Classis
Osteichthyes
Subclassis
Actinopterygii
zrakoperke
Subclassis
Sarcopterygii
Ordo
Crossopterygii
šakoperke
Ordo
Dipnoi
plućašice
Klasifikacija kičmenjaka
Subclassis
Actinopterygii
Infraclassis
Chondrostei
štitonoše
Infraclassis
Holostei
Infraclassis
Teleostei
košljoribe
Klasifikacija kičmenjaka
Classis
Amphibia
Subclassis
Labyrinthodontia
Ordo
Gymnophiona
beznogi vodozemci
Subclassis
Lepospondylii
Subclassis
Microsauria
Ordo
Caudata
repati vodozemci
Subclassis
Lyssamphibia
Ordo
Anura
Bezrepi vodozemci
Klasifikacija kičmenjaka
Classis
Reptilia
Subclassis
Anapsida
prvobitni sisari, kornjače
Subclassis
Diapsida
Infraclassis
Lepidosauria
tautare, gušteri, zmije
Subclassis
Euryapsida
vodeni gmizavci
Infraclassis
Archosauria
leteći gmizavci,
dinosauri, krokodili
Subclassis
Synapsida
preci sisara
Klasifikacija kičmenjaka
Classis
Aves
Subclassis
Neornithes
savremene ptice
Superordo
Palaeognathae
Superordo
Neognathae
Klasifikacija kičmenjaka
Classis
Mammalia
Subclassis
Prototheria
sisari sa kloakom
Infraclassis
Metatheria
torbari
Subclassis
Theria
Infraclassis
Eutheria
placentalni sisari