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B I O L O G I A 8™EdiÁ„o CAMPBELL ïREECE URRY ïCAIN ïWASSERMAN MINORSKY ï JACKSON Reservados todos os direitos de publicação, em língua portuguesa, à ARTMED® EDITORA S.A. Av. Jerônimo de Ornelas, 670 - Santana 90040-340 Porto Alegre RS Fone (51) 3027-7000 Fax (51) 3027-7070 É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na Web e outros), sem permissão expressa da Editora. SÃO PAULO Av. Embaixador Macedo Soares, 10.735 - Pavilhão 5 - Cond. Espace Center Vila Anastácio 05095-035 São Paulo SP Fone (11) 3665-1100 Fax (11) 3667-1333 SAC 0800 703-3444 IMPRESSO NO BRASIL PRINTED IN BRAZIL Obra originalmente publicada sob o título Biology, 8th Edition ISBN 9780805368444 Authorized translation from the English language edition, entitled BIOLOGY, 8th Edition, by NEIL A. CAMPBELL and JANE B. REECE, published by Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings, Copyright © 2008. All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from Pearson Education, Inc. Portuguese language edition published by Artmed Editora, Copyright © 2010. Tradução autorizada a partir do original em língua inglesa da obra intitulada BIOLOGY, 8ª EDIÇÃO, de autoria de NEIL A. CAMPBELL e JANE B. REECE, publicado por Pearson Education, Inc., sob o selo de Benjamin Cummings, Copyright © 2008. Todos os direitos reservados. Este livro não poderá ser reproduzido nem em parte nem na íntegra, nem ter partes ou sua íntegra armazenada em quaisquer meios, seja mecânico ou eletrônico, inclusive fotocópia, sem permissão da Pearson Education, Inc. A edição em língua portuguesa desta obra é publicada por Artmed Editora, Copyright © 2010. Capa: Mário Röhnelt Preparação de originais: Henrique de Oliveira Guerra Leitura final: Magda Regina Chaves Editora Sênior – Biociências: Letícia Bispo de Lima Editora Júnior – Biociências: Carla Casaril Paludo Editoração eletrônica: Techbooks Catalogação na publicação: Renata de Souza Borges CRB-10/1922 C187b Campbell, Neil. Biologia [recurso eletrônico] / Neil Campbell, Jane Reece; tradução Daniel Lorenzini ... [et al.]. – 8. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Artmed, 2010. Editado também como livro impresso em 2010. ISBN 978-85-363-2351-0 1. Biologia. I. Reece, Jane. II. Título. CDU 573 C O N C E I T O S - C H A V E 33.1 As esponjas são animais basais sem tecidos verdadeiros 33.2 Os cnidários são um filo antigo de eumetazoários 33.3 Os lofotrocozoários, um clado identificado por dados moleculares, têm a mais ampla variedade de formas corpóreas animais 33.4 Os ecdisozoários são o grupo animal mais rico em espécies 33.5 Os equinodermas e os cordados são deuterostômios V I S à O G E R A L A vida sem coluna vertebral À primeira vista, você pode confundir o organismo da Figura 33.1 com algum tipo de alga marinha. No entanto, este habitante colorido de recifes de coral é na verdade um animal e não uma alga. Especificamente, ele é uma espécie de verme segmentado, conhecido como poliqueta árvore-de-natal (Spirobranchus gigan- teus). Os espirais ao longo dos dois eixos em forma de árvore são tentáculos que o verme utiliza para fazer trocas gasosas e para filtrar pequenas partículas de alimento da água. Os tentáculos emergem de um tubo de carbonato de cálcio secretado pelo ver- me que protege e dá apoio ao seu corpo mole. Estruturas sensí- veis à luz localizadas nos tentáculos podem detectar uma sombra projetada por um predador, levando o verme a contrair os mús- culos que fazem os tentáculos se retraírem para dentro do tubo. Os poliquetas árvore de natal são invertebrados – animais sem coluna vertebral. Os invertebrados representam 95% das es- pécies animais conhecidas. Eles ocupam quase todos os hábitats da Terra, desde águas escaldantes liberadas por fontes hidroter- mais marinhas até solos congelados e rochosos da Antártica. As adaptações a esses ambientes diversos têm produzido uma imen- sa diversidade de formas, desde espécies consistindo em apenas uma dupla camada plana de células até outras espécies com glân- dulas produtoras de seda, espinhos que giram em torno de um eixo, dúzias de patas articuladas, ou tentáculos com ventosas, apenas para listar algumas. Neste capítulo, viajaremos pelo mundo dos invertebrados, utilizando a árvore filogenética da Figura 33.2 como guia. A Fi- gura 33.3, nas próximas três páginas, faz um resumo dos 23 filos de invertebrados. Como representantes da diversidade dos inver- tebrados, vamos examinar muitos desses filos em mais detalhe ao longo deste capítulo. Figura 33.1 Qual a função dos espirais vermelhos deste orga- nismo? 33Invertebrados Figura 33.2 Revisão da filogenia animal. Com exceção das esponjas (animais basais dos filos Calcarea e Silicea) e poucos outros grupos, todos os animais possuem tecidos verdadeiros e estão no clado Eumetazoa. A maioria dos animais está no clado diverso Bilateria. PROTISTA ANCESTRAL Cnidaria Calcarea e Silicea Lophotrochozoa Ecdysozoa Deuterostomia Ancestral comum de todos os animais Eu m etazo a B ilateria Biologia 667Figura 33.3 Explorando a diversidade de invertebrados O reino Animália compreende 1,3 milhões de espécies conhecidas; estima-se que o total de espécies seja mui- to maior. Dos 23 filos mostrados aqui, aqueles ilustrados com pequenas fotografias são discutidos em mais detalhe neste capítulo ou em outro. Calcarea e Silicea (5.500 espécies) Esponja Os animais destes filos são chamados informal- mente de esponjas. As esponjas são animais sés- seis sem tecidos verdadeiros. Elas são filtrado- ras de partículas em suspensão que passam através de canais internos dos seus corpos (ver item 33.1). Cnidaria (10.000 espécies) Os cnidários incluem corais, medusas e hidras. Esses animais são diploblásticos; seu plano corpóreo de simetria radial inclui uma cavidade gastrovascular com abertura única que serve de boca e de ânus (ver item 33.2). Acoela (400 espécies) Verme acelo (MO) 1,5 mm Os vermes acelos possuem sistema nervoso sim- ples e intestino em forma de saco; por isso, tem sido colocados no filo Platyhelminthes. No en- tanto, análises moleculares indicam que Acoela é uma linhagem separada que divergiu antes dos três clados principais de Bilateria (ver item 32.4). Placozoa (1 espécie) A única espécie conhecida deste filo, Trichoplax adhaerens, não parece um animal. Ele consiste em poucos milhares de células arranjadas em uma placa de camada dupla. O Tri- choplax pode se reproduzir por fis- são, resultando em dois indivíduos, ou por brotamento, gerando muitos indivíduos multicelulares. Ctenophora (100 espécies) Ctenóforo Os ctenóforos são diploblásticos e possuem simetria radial como os cnidários, sugerindo que ambos os filos divergiram de outros animais muito cedo. Os ctenóforos consti- tuem parte considerável do plânc- ton oceânico. Eles possuem muitas características particulares, incluin- do oito “pentes” de cílios que impul- sionam os animais na água. Quando um pequeno animal entra em con- tato com os tentáculos de alguns ctenóforos, células especializadas se abrem e cobrem a presa com fios adesivos. Medusa Verme acelo (MO) 0,5 mm CTENÓFORO Lofotrocozoários com (20.000 espécies) Verme chato marinho Vermes chatos (incluindo solitárias, planá- rias e trematódeos) com simetria bilateral e sistema nervoso central que processa a in- formação recebida de estruturas sensoriais. Eles não têm cavidade corporal nem órgãos de circulação (ver item 33.3). Ectoprocta (4.500 espécies) Ectoproctos (também conhecidos como briozoários) vivem como colônias sésseis e são cobertos por um exoesqueleto duro (ver item 33.3). Rotifera (1.800 espécies) Embora apresentemtamanho microscópico, os rotíferos possuem sistemas especializados, incluindo um canal alimentar (trato digestó- rio). Eles se alimentam de micro-organismos em suspensão na água (ver item 33.3). Brachiopoda (335 espécies) Braquiópode Os braquiópodes podem ser facilmente con- fundidos com mariscos ou outros moluscos. No entanto, a maioria dos braquiópodes tem pedúnculo diferenciado que os fixam ao subs- trato (ver item 33.3). Ectoproctos Rotífero (MO) Continua na página seguinte 668 Campbell & Cols. ECDYSOZOA Acanthocephala (1.100 espécies) Os acantocéfalos (do grego acan- thias, com espinhos, e cephalo, cabeça) são assim chamados pelos espinhos curvados da probóscide, localizada na parte anterior do cor- po. Todas as espécies são parasitas. Alguns acantocéfalos manipulam os seus hospedeiros intermediários (geralmente artrópodes) de modo a aumentar as chances de chegar ao hospedeiro definitivo (geralmente vertebrados). Por exemplo, os acantocéfalos que infectam caranguejos da lama na Nova Zelândia forçam os seus hospedeiros a se moverem para áreas mais visíveis na praia onde existe maior probabilidade dos caranguejos serem predados por aves, os hospedeiros definitivos dos vermes. Nemertea (900 espécies) Vermes nemertinos nadam na água ou se enterram na areia estendendo a sua probóscide di- ferenciada para capturar a presa. Assim como os vermes chatos, eles não têm celoma verdadeiro. No entanto, ao contrário dos vermes chatos, os nemertinos possuem canal alimentar e sistema circu- latório fechado, no qual o sangue está contido em vasos e, portanto, separado do líquido da cavidade corporal. Cycliophora (1 espécie) Ciclióforo (MEV colorida) 100 µm A única espécie conhecida de ci- clióforo, Symbion pandora, foi descoberta em 1995 nas partes bucais de uma lagosta. Essa pe- quena criatura em forma de vaso tem plano corpóreo diferenciado e ciclo de vida particular e bizarro. Os machos fecundam as fêmeas ainda em desenvolvimento dentro dos corpos das mães. As fêmeas fecundadas, então, desvenci- lham-se e fixam-se em algum lo- cal da lagosta e liberam a sua pro- le. A prole aparentemente sai da lagosta onde nasceu e procura outra para fixar-se. Mollusca (93.000 espécies) Os moluscos (incluindo caracóis, mariscos, lu- las e polvos) possuem corpo mole, em muitas espécies protegido por uma concha dura (ver item 33.3). Annelida (16.500 espécies) Os anelídeos ou vermes segmentados são dis- tinguidos de outros vermes pela sua segmenta- ção do corpo. Minhocas são os anelídeos mais familiares, mas o filo também inclui espécies marinhas e de água doce (ver item 33.3). Acantocéfalo (MO) Nemertino Polvo Anelídeo marinho Loricifera (10 espécies) Os loricíferos (do Latim, lorica, armadura, e ferre, carregar) são pequenos animais que vivem no fundo do mar. Um loricífero pode projetar a sua cabeça, pescoço e tórax para fora da lorica, uma bolsa formada por seis placas ao redor do abdome. Embora a his- tória natural dos loricíferos seja um mistério, pelo menos algumas espécies provavelmente comem bactérias. Priapula (16 espécies) Priapulídeo Os priapulídeos são vermes com probóscide grande e arredondada na extremidade anterior (seu nome deriva de Priapos, o deus grego da fertilidade, simbolizado por um pênis gigante). Com um comprimento entre 0,5 mm a 20 cm, a maioria das espécies se en- terra nos sedimentos do fundo do mar. Evidências fósseis sugerem que os priapulídeos foram grandes predadores durante o período Cambriano. 50 µm Loricífero (MO) Figura 33.3 (continuação) Explorando a diversidade de invertebrados Biologia 669 DEUTEROSTOMIA Echinodermata (7.000 espécies) Ouriço-do-mar Os equinodermas, como as bolachas-do-mar, estrelas-do-mar e ouriços-do-mar, são animais aquáticos do clado dos deuterostômios com simetria bilateral quando larvas, mas não quando adultos. Eles se locomovem e se ali- mentam utilizando uma rede de canais inter- nos que bombeia água a diferentes partes de seus corpos (ver item 33.5). Chordata (52.000 espécies) Mais de 90% de todas as espécies conhecidas de cordados possui coluna vertebral (sendo então vertebrados). No entanto, o filo Cordata também inclui três grupos de invertebrados: os anfioxos, os tunicados e os peixes-bruxa. Ver o Capítulo 34 para uma discussão comple- ta sobre este filo. Tunicado Hemichordata (85 espécies) Enteropneusto Como os equinodermas e os cordados, os hemicordados são membros do clado deute- rostômio (ver o Capítulo 32). Os hemicor- dados compartilham algumas característi- cas com outros cordados, como aberturas branquiais e cordão nervoso dorsal. O maior grupo de hemicordados é o dos ente- ropneustos. Os enteropneustos são mari- nhos e geralmente vivem enterrados na lama ou debaixo de rochas; eles podem atin- gir mais de 2 m de comprimento. Tardigrades (800 espécies) Tardígrados (MEV colorida) 100 µm Os tardígrados (do latim tardus, devagar, e gradus, passo) são, às vezes, chamados de ursos da água por sua forma arredondada, apên- dices curtos e largos e maneira de se locomover. A maioria dos tardí- grados tem comprimento menor do que 0,5 mm. Alguns vivem no oceano ou na água doce, e outros vivem sob plantas e animais. Den- sidades de até 2 milhões de tardí- grados podem ser encontradas em um metro quadrado de musgo. Condições adversas podem levar os tardígrados a entrar em estado de dormência; dormentes, eles conseguem sobreviver a temperaturas tão baixas quanto -272ºC, perto do zero absoluto! Nematoda (25.000 espécies) Nematódeo Os nematódeos são altamente abundantes e diversos no solo e em hábitats aquáticos; mui- tas espécies são parasitas de plantas e ani- mais. A característica mais distintiva dos nematódeos é a cutícula dura que cobre o corpo (ver item 33.4). Onychophora (110 espécies) Os onicóforos, também cha- mados de vermes de veludo, se originaram durante a explosão do Cambriano (ver o Capítulo 32). Originalmente, eles viveram no oceano, mas em determinado momento, tiveram sucesso ao colonizar a terra. Hoje eles vivem somente em florestas úmidas. Os onicóforos possuem antena macia e várias dúzias de pares de patas semelhantes a sacos. Arthropoda (1.000.000 de espécies) A grande maioria das espécies animais co- nhecidas, incluindo insetos, crustáceos e aracnídeos, pertencem aos artrópodes. Todos os artrópodes têm exoesqueleto segmentado e apêndices articulados (ver item 33.4). Onicóforo Escorpião (um aracnídeo) 670 Campbell & Cols. 33.1 As esponjas são animais basais sem tecidos verdadeiros Calcarea e Silicea Cnidaria Lophotrochozoa Ecdysozoa Deuterostomia Os animais nos filos Calcarea e Silicea são conhecidos informal- mente como “esponjas” (no passado, todas as esponjas eram colo- cadas em um único filo, Porifera, agora considerado parafilético com base em dados moleculares). Um dos animais mais simples, as esponjas são sedentárias e eram confundidas com plantas pe- los gregos na antiguidade. Elas têm comprimento que varia de poucos milímetros a poucos metros e vivem em água doce ou no mar. As esponjas são animais filtradores: capturam partículas de alimento suspensas na água que atravessa os seus corpos, que em muitas espécies lembram sacos perfurados com poros. A água é drenada pelos poros para uma cavidade central, a espongiocele, e sai por uma grande abertura chamada de ósculo (Figura 33.4). As esponjas mais complexas têm a parede do corpo com dobras; muitas apresentam canais de água ramificados e vários ósculos. As esponjas são animais basais, isto é, representam uma linha- gem que se origina perto da raiz da árvore filogenética dos animais. Diferente de quase todos os outros animais, as esponjas não pos- suem tecidos verdadeiros, grupos de células semelhantes que atuam como unidade funcional, isolados de outros tecidos por camadas membranosas. No entanto, o corpo da esponja tem vários tipos di- ferentes de células. Por exemplo, delimitando o interior da espon- gioceleestão os coanócitos flagelados, ou as células de colar (nome derivado do colar membranoso ao redor da base do flagelo). A se- melhança entre os coanócitos e as células dos coanoflagelados apoia a evidência molecular que sugere que os animais evoluíram de um ancestral semelhante a um coanoflagelado (ver Figura 32.3). O corpo de uma esponja consiste em duas camadas de célu- las separadas por uma região gelatinosa chamada de mesoílo. Na região do mesoílo estão células chamadas de amebócitos, assim denominadas pelo uso de pseudópodes. Os amebócitos têm mui- tas funções. Eles absorvem alimento da água e dos coanócitos, digerem esse alimento e transportam nutrientes para outras cé- lulas. Também produzem fibras esqueletais rígidas no mesoílo. Em alguns grupos de esponjas, essas fibras são espículas afiadas feitas de carbonato de cálcio ou sílica. Outras esponjas produzem fibras mais flexíveis, compostas de uma proteína chamada de es- pongina; talvez você tenha visto esses esqueletos sendo vendidos como esponjas macias de banho. A maioria das esponjas é hermafrodita, ou seja, cada indi- víduo atua como macho e fêmea na reprodução sexuada, produ- zindo espermatozoide e óvulo. Quase todas as esponjas exibem hermafroditismo sequencial, atuando primeiro como um sexo e depois como outro. Azure vase sponge (Callyspongia plicifera) Flagelo Ósculo Espículas Fluxo de água Colar Coanócito Partículas de alimento no muco Fagocitose de partículas de alimento Amebócito Coanócitos. A espongiocele é delimitada por células flageladas chamadas de coanócitos. Ao bater os seus flagelos, os coanócitos criam uma corrente que leva a água para dentro através dos poros e para fora através do ósculo. 5 Espongiocele. A água que passa pelos poros entra em uma cavidade chamada de espongiocele. 4 Poros. A água entra na epiderme através de poros constituídos por células em formato de rosca que se estendem pela parede do corpo. 3 Epiderme. A camada externa consiste em células epidérmicas compactas. 2 Mesoílo. A parede desta esponja consiste em duas camadas de células separadas por uma matriz gelatinosa, o mesoílo (“substância intermediária”). 1 O movimento de um flagelo do coanócito também faz a água passar pelo colar ou projeções semelhantes a dedos. As partículas de alimento presas no muco que reveste estas projeções são engolfadas por fagocitose e podem ser digeridas ou transferidas para os amebócitos. 6 Amebócitos. Estas células podem transportar nutrientes a outras células do corpo da esponja, podem produzir material para as fibras do esqueleto (espículas) ou se tornar qualquer tipo de célula da esponja, conforme necessário. 7 Figura 33.4 Anatomia das esponjas. Biologia 671 Os gametas das esponjas são originários de coanócitos ou amebócitos. Os óvulos ficam no mesoílo, mas os espermatozoi- des são carregados para fora da esponja por correntes de água. A fertilização cruzada resulta de espermatozoides sendo depo- sitados em indivíduos vizinhos. A fertilização ocorre no mesoí- lo, onde o zigoto se torna uma larva flagelada e nadadora que se dispersa da esponja parental. Depois de encontrar um substrato apropriado, a larva se torna um adulto séssil. As esponjas produzem uma variedade de antibióticos e outros compostos para defesa. Os pesquisadores estão agora isolando esses compostos, que prometem ser úteis no combate a doenças huma- nas. Por exemplo, um composto chamado de cribrostatina, isolado de esponjas marinhas, pode matar cepas da bactéria Streptococcus resistentes à penicilina. Outros compostos derivados de esponjas estão sendo testados como potenciais agentes anticâncer. R E V I S à O D O C O N C E I T O 1. Descreva como as esponjas se alimentam. 2. E SE...? Algumas evidências moleculares sugerem que o grupo irmão dos animais não é um coanoflagelado e sim um grupo de protistas parasitas, os Mesomicetozoários. Visto que esses parasitas não têm células de colar, essa hi- pótese ser pode estar correta? Explique. Ver as respostas sugeridas no Apêndice A. 33.2 Os cnidários são um filo antigo de eumetazoários Calcarea e Silicea Cnidaria Lophotrochozoa Ecdysozoa Deuterostomia Todos os animais, com exceção das esponjas e alguns poucos outros grupos, pertencem ao clado Eume- tazoa, animais com tecidos verda- deiros (ver o Capítulo 32). Uma das linhagens mais antigas neste clado é o filo Cnidaria. Os cnidários se diversificaram em uma ampla faixa de formas sésseis e móveis, incluindo as hidras, os corais e as medusas (geralmente chamadas de “água-viva”). A maioria dos cnidários ainda exibe um plano corpóreo relativamente simples, diploblástico e com simetria ra- dial, existente há aproximadamente 570 milhões de anos. O plano corporal básico dos cnidários é um saco com com- partimento digestivo central, a cavidade gastrovascular. Uma abertura única desta cavidade funciona como boca e ânus. Exis- tem duas variações desse plano corpóreo: o pólipo séssil e a me- dusa móvel (Figura 33.5). Os pólipos são formas cilíndricas que aderem ao substrato pela extremidade aboral do seu corpo (a par- te oposta à boca) e estende os tentáculos esperando pela presa. Exemplos de pólipos incluem as hidras e as anêmonas-do-mar. A medusa é uma versão achatada do pólipo, com a boca virada para baixo. Ela se move livremente na água combinando deriva passi- va com contrações do seu corpo em forma de sino. As medusas incluem as águas-vivas. Os tentáculos de uma medusa estão pen- durados na superf ície oral que se direciona para baixo. Alguns cnidários existem somente como pólipos ou medusas; outros possuem estágios de pólipo e medusa no seu ciclo de vida. Os cnidários são carnívoros e frequentemente utilizam seus tentáculos arranjados em um anel ao redor da boca para capturar a presa e empurrar o alimento para a cavidade gastrovascular onde começa a digestão. Qualquer resto não digerido é expelido através da boca/ânus. Os tentáculos são armados com baterias de cnidóci- tos, células exclusivas dos cnidários que atuam na defesa e na captu- ra de presas (Figura 33.6). Os cnidócitos possuem cnida (do grego cnide, urtiga), organelas em forma de cápsula capazes de explodir; essas organelas dão o nome ao filo Cnidária. Cnidas especializadas chamadas de nematocistos possuem um cordão urticante que pode penetrar na parede corpórea das presas dos cnidários. Outros tipos de cnida possuem fios longos que se aderem ou envolvem pequenas presas que vão ao encontro dos tentáculos dos cnidários. Boca/Ânus Cavidade gastrovascular Tentáculo Tentáculo Gastroderme Pedúnculo do corpo Mesogleia Pólipo Medusa Boca/Ânus Epiderme Figura 33.5 Formas de pólipo e medusa dos cnidários. A parede do corpo de um cnidário possui duas camadas de células: uma camada ex- terna de epiderme (da ectoderme) e uma camada interna de gastroderme (da endoderme). A digestão inicia na cavidade gastrovascular e termina dentro de vacúolos digestivos nas células gastrodermais. Os flagelos das células gastrodermais agitam os conteúdos da cavidade gastrovascular e ajudam a distribuir nutrientes. Entre a epiderme e a gastroderme está uma camada gelatinosa, a mesogleia. Tentáculo Nematocisto “Gatilho” Fio (enrolado) Cnidócito Descargas do fio Cutícula da presa Fio Figura 33.6 Cnidócito de hidras. Este tipo de cnidócito com cáp- sula urticante (o nematocisto) tem um fio enrolado. Quando um “gatilho” é acionado pelo toque ou por certas substâncias químicas, o fio dispara, perfurando e injetando veneno na presa. 672 Campbell & Cols. Tecidos contráteis e nervos ocorrem em suas formas mais simples nos cnidários. As células da epiderme (camada externa) e da gastroderme (camada interna) têm feixes de microfilamentos organizados em fibras contráteis (ver Capítulo 6). A cavidade gas- trovascular atua como esqueleto hidrostático contra o qual as célu- las contráteis podem trabalhar. Quando um cnidáriofecha a boca, o volume da cavidade é fixado e a contração de algumas células leva o animal a mudar de forma. Os movimentos são coordenados por uma rede nervosa. Os cnidários não possuem cérebro, e a rede nervosa descentralizada é associada com estruturas sensoriais dis- tribuídas radialmente ao redor do corpo. Assim o animal pode de- tectar e responder a estímulos vindos de todas as direções. Como resumido na Tabela 33.1, o filo Cnidaria é dividido em quatro grandes classes: Hydrozoa, Scyphozoa, Cubozoa e Antho- zoa (Figura 33.7). Hidrozoários A maioria dos hidrozoários apresenta alternância entre as formas de pólipo e de medusa, como no ciclo de vida de Obelia (Figura 33.8). O estágio de pólipo, uma colônia de pólipos interconec- tados no caso de Obelia, é mais chamativo do que a medusa. As hidras, os poucos cnidários encontrados em água doce, são hi- drozoários não usuais, pois existem somente na forma de pólipo. Quando as condições do ambiente são favoráveis, uma hidra se reproduz assexuadamente por brotamento, formando extensões que se separam da mãe e vivem independentemente (ver a Figura 13.2). Quando as condições deterioram, as hidras podem se re- produzir sexuadamente formando zigotos resistentes que perma- necem dormentes até que as condições melhorem. Cifozoários A medusa geralmente é o estágio predominante no ciclo de vida da classe Scyphozoa. A medusa da maioria das espécies vive no plâncton como água-viva. Muitos cifozoários que habitam am- bientes costeiros passam por um estágio de pequenos pólipos du- rante o seu ciclo de vida, ao passo que aqueles que vivem no mar aberto geralmente não possuem o estágio de pólipo. Cubozoários Como o seu nome (que significa “animais em forma de cubo”) sugere, os cubozoários possuem estágio de medusa em forma de caixa. Os cubozoários podem ser distinguidos dos cifozoários de outros modos, como por possuírem olhos complexos mer- gulhados na borda tentacular de sua medusa. Eles são melho- res nadadores em comparação aos cifozoários; como resultado, estão menos propensos a serem arrastados para a margem. Os cubozoários, em geral habitantes de oceanos tropicais, estão frequentemente equipados com cnidócitos altamente tóxicos. A vespa-do-mar (Chironex fleckeri), cubozoário que vive no mar do norte da Austrália, é um dos organismos mais fatais: a sua picada provoca dor intensa e pode levar ao colapso respiratório, parada cardíaca e morte em poucos minutos. Entretanto, o ve- neno das vespas-do-mar não é fatal para todos os organismos; tartarugas marinhas possuem defesas contra ele, permitindo que elas se alimentem de cubomedusas em grande quantidade. (b) Muitas medusas (classe Scyphozoa) são bioluminescentes. O alimento capturado pelos tentáculos com nematocistos é transferido para braços orais especializados (sem nematocistos) para ser transportado para a boca. (c) A vespa-do-mar (Chironex fleckeri) é um membro da classe Cubozoa. O seu veneno, que pode paralisar peixes e outras grandes presas, é mais potente do que o veneno de uma naja. (d) As anêmonas-do-mar e outros membros da classe Antozoa só existem como pólipos. (a) Estes pólipos coloniais são membros da classe Hydrozoa. Figura 33.7 Cnidários. Tabela 33.1 Classes do filo Cnidaria Classes e exemplos Características principais Hidrozoa (caravela portuguesa, hidras, Obelia, alguns corais; ver Figuras 33.7a e 33.8) Maioria marinhos, poucos de água doce; ambos estágios de pólipo e medusa na maioria das espécies; estágio de pólipo frequentemente colonial Scyphozoa (águas-vivas, urti- gas-do-mar; ver Figura 33.7b) Todos marinhos; estágio de pólipo au- sente ou reduzido; livre natantes; medu- sas podem alcançar até 2 m de diâmetro Cubozoa (cubomedusas, ves- pas-do-mar; ver Figura 33.7c) Todos marinhos; medusas em forma de caixa; olhos complexos; veneno potente Anthozoa (anêmonas-do-mar, a maioria dos corais, leques- -do-mar; ver Figura 33.7d) Todos marinhos; estágio de medusa completamente ausente; maioria séssil; muitos são coloniais Biologia 673 Antozoários Anêmonas-do-mar (ver Figura 33.7d) e corais pertencem à clas- se Anthozoa (que significa “animais-flores”). Esses cnidários ocorrem somente como pólipos. Os corais vivem solitários ou em colônias e muitas espécies secretam um esqueleto externo duro composto de carbonato de cálcio. Cada geração de pólipo é construída sobre os restos de esqueleto de gerações anteriores, formando “rochas” com formas características das suas espécies. São esses esqueletos que normalmente chamamos de corais. Recifes de corais estão para os mares tropicais como as flo- restas tropicais para áreas terrestres: eles servem de hábitat para muitas outras espécies. Infelizmente, assim como as florestas tropicais, os recifes de coral estão sendo destruídos em um rit- mo alarmante pela ação humana. A poluição e a pesca predatória são as maiores ameaças. O aquecimento global (ver Capítulo 55) pode também contribuir para o seu desaparecimento, aumentan- do a temperatura da água acima da estreita faixa em que os corais conseguem sobreviver. R E V I S à O D O C O N C E I T O 1. Compare e contraste as formas de pólipo e medusa dos cnidários. 2. Descreva a estrutura e a função das células urticantes das quais os cnidários obtiveram o seu nome. 3. E SE...? Se o ancestral comum dos cnidários fosse uma medusa de alto mar, o que você poderia inferir sobre as tendências evolutivas na importância relativa dos estágios de pólipo e medusa? Ver as respostas sugeridas no Apêndice A. Alguns pólipos da colônia com tentáculos são especializados para alimentação. 2 3 A plânula encontra um substrato favorável e desenvolve um novo pólipo. 6 O zigoto se desenvolve em uma larva sólida ciliada chamada de plânula. 5 4 Pólipo que se alimenta Pólipo reprodutivo Brotamento de medusa Plânula (larva) Zigoto Óvulo Pólipo em desenvolvimento Pólipo maduro Esperma- tozoide Medusa Porção de uma colônia de pólipos Gônada REPRODUÇÃO ASSEXUADA (BROTAMENTO) REPRODUÇÃO SEXUADA FERTILIZAÇÃO MEIOSE CHAVE Haploide (n) Diploide (2n) 1 m m 1 Uma colônia de pólipos interconectada (micrografia utilizando microscopia óptica) resulta da reprodução assexuada por brotamento. Outros pólipos, especializados para reprodução, não possuem tentáculos e produzem pequenas medusas assexua- damente por meio de brotamento. As medusas nadam para fora da colônia, crescem e se reproduzem sexuadamente. Figura 33.8 O ciclo de vida do hidrozoário Obelia. O estágio de pólipo é assexuado, e o estágio de medusa é sexuado; os dois estágios se alternam, um produzindo o outro. Não confunda isso com a alternância de gerações que ocorre em plantas e em algumas algas: em Obelia, o pólipo e a medusa são organismos diploides. Típico de animais, somente os gametas unicelulares são haploides. Ao contrário, as plantas possuem uma geração haploide multicelular e uma geração diploide multicelular. E SE...? Suponha que os gametas e a medusa de Obelia fossem haploides, mas todos os outros está- gios fossem diploides. Que aspectos do seu ciclo de vida real deveriam mudar para isto acontecer? 674 Campbell & Cols. 33.3 Os lofotrocozoários, um clado identificado por dados moleculares, têm a mais ampla variedade de formas corpóreas animais Calcarea e Silicea Cnidaria Lophotrochozoa Ecdysozoa Deuterostomia A grande maioria das espécies animais pertence ao clado Bilaté- ria, cujos membros exibem sime- tria bilateral e desenvolvimento triploblástico (ver Capítulo 32). A maioria dos bilatérios são também celomados. Enquanto a se- quência da evolução dos bilatérios ainda é um assunto em inves- tigação, a maioria dos pesquisadores pensa que o ancestral co- mum mais recente dos bilatérios atuais provavelmente existiu no final do éon Proterozoico (mais ou menos há 575 milhões de anos). A maioria dos grandes grupos de bilatérios apareceu pela primeira vez no registro fóssil durante a explosãodo Cambriano. Como você leu no Capítulo 32, as evidências moleculares sugerem que existem três grandes clados de animais bilateral- mente simétricos: Lophotrochozoa, Ecdysozoa e Deuterosto- mia. Esta seção irá enfatizar o primeiro destes clados, os lofo- trocozoários. Os itens 33.4 e 33.5 irão explorar os outros dois clados. Embora o clado dos lofotrocozoários seja identificado por dados moleculares, o seu nome deriva de características encon- tradas em alguns dos seus membros. Alguns lofotrocozoários desenvolvem uma estrutura chamada de lofóforo, uma coroa de tentáculos ciliados que atua na alimentação, ao passo que outros passam por um estágio distinto chamado de larva trocófora (ver Figura 32.13). Outros membros do grupo não possuem nenhuma dessas características. Algumas poucas características morfológi- cas peculiares são amplamente compartilhadas dentro do grupo – de fato, os lofotrocozoários são o clado animal mais diverso em termos de plano corporal. Essa diversidade de formas é refletida no número de filos animais classificados no grupo: o clado Lofo- trocozoa inclui aproximadamente 18 filos animais, mais do que o dobro de qualquer outro clado de animais. Vamos agora apresentar seis filos de lofotrocozoários: os ver- mes chatos, os rotíferos, os ectoproctos, os braquiópodes, os mo- luscos e os anelídeos. Vermes chatos Os vermes chatos (filo Platyhelminthes) vivem em ambientes ma- rinhos, de água doce e em hábitats terrestres úmidos. Além das formas de vida livre, os vermes chatos incluem muitas espécies parasitas, como os trematódeos e as solitárias. Os vermes chatos são assim chamados porque possuem corpos finos e achatados dorsiventralmente (entre as superf ícies dorsal e ventral); pla- tyhelminth significa “verme chato”. (Observe que a palavra verme não é um nome taxonômico formal e sim um termo geral para animais com corpos longos e finos.) Os menores vermes chatos são espécies de vida livre quase microscópicas, ao passo que as solitárias podem medir mais de 20 m de comprimento. Embora os vermes chatos possuam desenvolvimento triplo- blástico, eles são acelomados (animais sem cavidade corporal). Devido à sua forma achatada, suas células ficam próximas à água presente no ambiente ou no intestino. Devido a essa proximidade com a água, as trocas gasosas e a eliminação de compostos nitro- genados (amônia) podem ocorrer por difusão através da super- f ície do corpo. Os vermes chatos não têm órgãos especializados para trocas gasosas ou para a circulação, e o seu aparelho excre- tor relativamente simples funciona principalmente para manter o balanço osmótico com o meio. Esse aparelho consiste em pro- tonefrídeos, redes de túbulos com células ciliadas conhecidas como bulbos flama que sugam o líquido através de ductos ramifi- cados que se abrem para o exterior (ver Figura 44.11). A maioria dos vermes chatos tem uma cavidade gastrovascular com apenas uma abertura. Os vermes chatos não possuem sistema circulató- rio, mas os ramos finos da cavidade gastrovascular distribuem o alimento diretamente às células do animal. Os vermes chatos são divididos em quatro classes (Tabela 33.2): Turbelaria (a maioria são vermes chatos de vida livre), Monogenea (monogêneos), Trematoda (trematódeos) e Cestoda (cestoides). Turbelários Os turbelários são quase todos de vida livre e a maioria é marinha (Figura 33.9). Os turbelários de água doce mais conhecidos são os membros do gênero Dugesia, comumente chamados de pla- nárias. Abundantes em lagos e riachos não poluídos, as planárias predam animais menores ou se alimentam de animais mortos. Elas se movem utilizando cílios da superf ície ventral, arrastan- do-se sobre uma camada de muco que elas secretam. Outros turbelários também utilizam os músculos para se mover na água com movimentos ondulantes. A cabeça da planária é equipada com um par de olhos sensíveis à luz e também com abas laterais que funcionam na percepção de Tabela 33.2 Classes do Filo Platyhelminthes Classe e exemplos Características principais Turbellaria (a maioria vermes chatos de vida li- vre como a Dugesia; ver Figuras 33.9 e 33.10) A maioria marinhos, alguns de água doce e pou- cos terrestres; predadores ou necrófagos; superfí- cie do corpo ciliada Monogenea (monogê- neos) Parasitas marinhos e de água doce; a maioria infecta as superfícies externas de peixes; história de vida simples; larva ciliada inicia a infecção sob o hospedeiro Trematoda (trematódeos; ver Figura 33.11) A maioria parasitas de vertebrados; duas vento- sas se aderem ao hospedeiro; a maioria dos ciclos de vida inclui hospedeiros intermediários e finais Cestoda (cestoides; ver Figura 33.12) Parasitas de vertebrados; o escólex se adere ao hospedeiro; as proglótides produzem ovos e se desprendem após a fertilização; não possuem cabeça nem sistema digestivo; ciclo de vida com um ou mais hospedeiros intermediários Biologia 675 substâncias químicas específicas. O sistema nervoso da planária é mais complexo e centralizado do que as redes nervosas dos cnidá- rios (Figura 33.10). Experimentos demonstraram que as planárias podem aprender a modificar suas respostas a estímulos. Algumas planárias podem-se reproduzir assexuadamente por fissão. O animal sofre uma constrição mais ou menos no meio do corpo, separando uma parte com a cabeça da outra com a cauda; cada um dos lados irá regenerar as partes perdidas. Reprodução sexuada também ocorre. As planárias são hermafroditas e os pa- res geralmente fazem fertilização cruzada. Monogêneos e trematódeos Os monogêneos e os trematódeos vivem como parasitas dentro ou em cima de outros animais. Muitos possuem ventosas que aderem aos ór- gãos internos ou superf ícies externas do animal hospedeiro. Uma cobertura espessa ajuda a pro- teger os parasitas dentro dos hospedeiros. Os ór- gãos reprodutivos ocupam quase todo o interior desses vermes. Como grupo, os trematódeos parasitam uma ampla faixa de hospedeiros, e a maioria das espécies apresenta ciclos de vida complexos com alternância de estágios sexuados e assexuados. Muitos trematódeos necessitam de um hospe- deiro intermediário, em que a larva se desen- volve antes de infectar o hospedeiro definitivo (geralmente um vertebrado), onde o adulto irá viver. Por exemplo, os trematódeos que parasi- tam humanos passam parte da vida em caracóis hospedeiros (Figura 33.11). No mundo, mais ou menos 200 milhões de pessoas estão infectadas com o trematódeo do sangue (Schistosoma) e so- frem de esquistossomose, doença cujos sintomas incluem dor, anemia e disenteria. Viver em diferentes hospedeiros obriga aos trematódeos vivenciarem situações que os animais de vida livre não encontram. Um A digestão é completada dentro das células que delimitam a cavidade gastrovascular, que possui muitas sub-ramificações finas proporcionan- do uma extensa área de superfície. Faringe. A boca está na ponta de uma faringe muscular. Sucos digestivos são jogados na presa e a faringe suga pequenos pedaços de alimento para dentro da cavidade gastrovascular, onde a digestão continua. Cavidade gastrovascular Olhos Boca Gânglios. Na extremidade anterior do verme, perto das fontes principais de estímulos sensoriais, está um par de gânglios, aglomerados densos de células nervosas. Cordões nervosos centrais. Originando-se nos gânglios, um par de cordões nervosos ventrais se estende ao longo do corpo. Materiais não digeridos são regurgitados pela boca. Figura 33.9 Verme chato marinho (classe Turbellaria). 1 5 4 3 2 Essas larvas penetram na pele e nos vasos sanguíneos de humanos que trabalham em campos irrigados com água contaminada com fezes humanas infectadas. A reprodução assexuada dentro do caracol resulta em outro tipo de larva móvel que escapa do hospedeiro. Se as fezes encontram um lago ou outra fonte de água, os ovos se desenvolvem em larvas ciliadas. Essas larvas infectam os caracóis, os hospedeiros intermediários. Os trematódeos dosangue se reproduzem sexuadamente dentro do hospedeiro humano. Os ovos fertilizados são liberados nas fezes. Trematódeos maduros vivem nos vasos sanguíneos do intestino humano. Uma fêmea de trematódeo se aloja em uma reentrância presente ao longo do corpo do macho, como mostrado na microscopia óptica à direita. Macho Fêmea Caracol hospedeiro 1 mm Figura 33.11 Ciclo de vida de um trematódeo do sangue (Schistosoma mansoni). E SE...? Caracóis comem algas, as quais crescem estimuladas por nutrientes encontrados em fertilizantes. Como a contaminação da água de irrigação com fertilizantes poderia afetar a ocorrência de esquistossomose? Explique. Figura 33.10 Anatomia de uma planária, um turbelário. 676 Campbell & Cols. trematódeo do sangue, por exemplo, precisa escapar do sistema imunitário de ambos os hospedeiros, o caracol e o humano. Ao imitar as proteínas de superf ície dos hospedeiros, o tremató- deo do sangue cria uma camuflagem imunológica parcial para si próprio. Ele também libera moléculas que manipulam o sistema imunitário do hospedeiro para tolerar a existência do parasita. Essas defesas são tão eficientes que trematódeos de sangue po- dem sobreviver em humanos por mais de 40 anos. A maioria dos monogêneos, no entanto, são parasitas externos de peixes. O ciclo de vida de monogêneos é relativamente simples: uma larva ciliada de vida livre inicia a infecção de um peixe hospedeiro. Embora monogêneos tenham sido tradicionalmente agrupados com trematódeos, algumas evidências químicas e estruturais suge- rem que eles são mais próximos de cestoides. Cestoides Os cestoides (classe Cestoidea) são também parasitas (Figura 33.12). A maioria dos adultos vive dentro de vertebrados, incluindo humanos. Em muitos cestoides, a porção anterior, ou es- cólex, possui ventosas e às vezes ganchos que o verme utiliza para se aderir à cobertura intesti- nal do hospedeiro. Os cestoides não possuem boca nem cavidade gastrovascular; absorvem os nutrientes liberados pela digestão no intesti- no do hospedeiro. A absorção ocorre através da superf ície do corpo do cestoide. Posterior ao escólex existe um longo feixe de unidades chamadas de proglótides, nada mais que sacos de órgãos sexuais. Depois da reprodu- ção sexuada, as proglótides com milhares de ovos fertilizados são liberadas da porção final de um cestoide e deixam o corpo do hospedeiro através das fezes. No ciclo de vida, as fezes infectadas contaminam o alimento ou a água de hospedeiros intermediários, como porcos e gado, e os ovos do cestoide desenvolvem larvas que se encistam nos músculos desses animais. Os humanos adquirem a larva ao se alimentar de carne malpassada contaminada com os cistos. Os vermes se desenvolvem em adultos maduros dentro dos humanos. Os cestoides grandes podem bloquear os intestinos e re- tirar nutrientes suficientes do hospedeiro humano para causar defi- ciência nutricional. Os médicos utilizam um remédio administrado por via oral, a niclosamida, para matar os vermes adultos. Rotíferos Os rotíferos (filo Rotifera) são pequenos animais que vivem em am- bientes de água doce, marinhos e solos úmidos. Com tamanho que varia entre 50 μm e 2 mm, os rotíferos são menores do que mui- tos protistas; no entanto, são multicelulares e possuem sistemas de órgãos especializados (Figura 33.13). Ao contrário dos cnidários e vermes chatos com cavidade gastrovascular, os rotíferos possuem canal alimentar, um tubo digestivo que separa a boca e o ânus. Os órgãos internos se localizam no pseudoceloma, cavidade corpo- ral não completamente delimitada pela mesoderme (ver a Figura 32.8b). O líquido no pseudoceloma atua como esqueleto hidrostáti- co (ver Capítulo 50). O movimento corporal de um rotífero distribui o líquido pelo corpo, circulando os nutrientes. A palavra rotífero, derivada do latim, significa “portador de ro- das”, referência à coroa ciliada que dirige um redemoinho de água para a boca. Posterior à boca, uma região do trato digestório chama- da de faringe possui mandíbulas chamadas de trofos que trituram o alimento, em sua maioria micro-organismos suspensos na água. Os rotíferos exibem algumas formas incomuns de reprodu- ção. Algumas espécies são constituídas apenas de fêmeas que produzem mais fêmeas a partir de ovos não fertilizados, tipo de reprodução chamada de partenogênese. Outras espécies produ- zem dois tipos de ovos que se desenvolvem por partenogênese. Um dos tipos forma fêmeas enquanto o outro tipo (produzido sob condições desfavoráveis) se desenvolve em machos simples que não podem se alimentar. Esses machos sobrevivem apenas o Figura 33.12 Anatomia de um cestoide. A micrografia menor mostra um detalhe do escólex (MEV colorida). Ganchos Ventosa Proglótides com estruturas reprodutivas 200 µm Escólex 0,1 mm Coroa de cílios Mandíbulas Ânus Estômago Figura 33.13 Um rotífero. Estes pseudocelomados, menores do que muitos protistas, são em geral mais complexos anatomicamente do que os vermes chatos (MO). Biologia 677 suficiente para fertilizar os ovos que formam zigotos resistentes capazes de sobreviver quando o lago seca. Quando as condições são favoráveis, os zigotos quebram a dormência e criam uma nova geração de fêmeas que se reproduz por partenogênese até as condições se tornarem desfavoráveis novamente. É intrigante que muitas espécies de rotíferos consigam so- breviver sem machos. A grande maioria de animais e plantas se reproduz sexuadamente pelo menos por algum tempo, e a repro- dução sexuada possui certas vantagens em relação à reprodução assexuada. Por exemplo, espécies que se reproduzem assexuada- mente tendem a acumular mutações deletérias nos genomas em taxa maior do que espécies que se reproduzem sexuadamente. Como resultado, espécies assexuadas deveriam apresentar altas taxas de extinção e baixas taxas de especiação. Tentando entender esse grupo pouco convencional, o ganhador do Prêmio Nobel, o biólogo Matthew Meselson, da Universidade de Harvard, vem estudando uma classe de rotíferos assexuados cha- mada de Bdelloidea. Aproximadamente 360 espécies de rotíferos bdeloides são conhecidas e todas se reproduzem por partenogê- nese, sem machos. Paleontólogos descobriram rotíferos bdeloides preservados em âmbar de 35 milhões de anos, e a morfologia des- ses fósseis se assemelha apenas à forma feminina, sem evidência de machos. Ao comparar o DNA de bdeloides com os rotíferos mais próximos que se reproduzem sexuadamente, Meselson e seus cola- boradores concluíram que provavelmente os bdeloides apresentam reprodução assexuada há muito mais do que 35 milhões de anos. Como esses animais conseguem fazer oposição à regra geral contra a reprodução assexuada de vida longa continua um mistério. Lofoforados: ectoproctos e braquiópodes Os bilatérios nos filos Ectoprocta e Brachiopoda estão entre aqueles conhecidos como lofoforados. Esses animais possuem lofóforo, uma coroa de tentáculos ciliados que circunda a boca (ver Figura 32.13a). À medida que os cílios movem a água em direção à boca, esses tentáculos retêm partículas de alimento em suspensão. Outras semelhanças, como canal alimentar em forma de U e ausência de cabeça distinta, refletem a existência séssil desses organismos. Ao contrário dos vermes chatos sem cavidade corporal e dos rotíferos com pseudoceloma, os lofoforados têm celoma verdadeiro completamente delimitado pela mesoderme (ver Figura 32.8a). Os ectoproctos (do grego ecto, fora e procta, ânus) são animais coloniais superficialmente parecidos com grupos de musgos (de fato, o seu nome comum briozoários significa “animais musgos”). Na maioria das espécies, a colônia está envolvida por um exoesqueleto (esqueleto externo) rígido com poros pelos quais os lofóforos se es- tendem (Figura 33.14a). A maioria das espécies de ectoproctos vive no mar; estão entre os mais numerosos e amplamente distribuídos animais sésseis. Muitas espécies são importantes construtores de re- cifes. Os ectoproctostambém vivem em lagos e rios. As colônias do ectoprocto de água doce Pectinatella magnifica crescem em galhos submersos ou rochas e podem se transformar em uma massa gelati- nosa com forma arredondada com mais de 10 cm de diâmetro. Os braquiópodes superficialmente se assemelham a maris- cos e a outros moluscos com conchas articuladas, mas as duas metades das conchas dos braquiópodes são dorsal e ventral, e não laterais como nos mariscos (Figura 33.14b). Todos os braquió- podes são marinhos. A maioria vive aderida ao fundo do mar por um pedúnculo, abrindo levemente a sua concha e permitindo o fluxo de água por meio do lofóforo. Os braquiópodes atuais são remanescentes de um passado muito mais rico que incluía 30.000 espécies nas eras Paleozoica e Mesozoica. Alguns braquiópodes atuais, como aqueles do gênero Lingula, são quase idênticos às espécies fósseis que viveram há 400 milhões de anos. Moluscos Caracóis, lesmas, ostras, mariscos, polvos e lulas são todos mo- luscos (Filo Mollusca). A maioria dos moluscos é marinha, embo- ra alguns vivam na água doce e alguns caracóis e lesmas possuam hábitos terrestres. Moluscos são animais de corpo mole (do latim molluscus, mole), mas a maioria secreta uma concha dura pro- tetora composta de carbonato de cálcio. Lesmas, lulas e polvos possuem concha interna reduzida ou perderam completamente a concha no curso de sua evolução. Embora tenham diferenças, todos os moluscos apresentam pla- no corporal semelhante (Figura 33.15, na próxima página). Os mo- luscos são celomados e os seus corpos possuem três partes princi- pais: um pé muscular normalmente utilizado para locomoção; uma massa visceral contendo a maioria dos órgãos do animal; e o man- to, dobra de tecido que recobre a massa visceral e secreta a concha (se estiver presente). Em muitos moluscos, o manto se estende além da massa visceral produzindo uma câmara cheia de água, a cavida- de do manto, que abriga brânquias, ânus e poros excretores. Mui- tos moluscos se alimentam utilizando um órgão em forma de fita denteada chamado de rádula, utilizado para raspar o alimento. A maioria dos moluscos possui sexos separados; suas gônadas (ovários ou testículos) estão localizadas na massa visceral. Muitos caracóis, no entanto, são hermafroditas. O ciclo de vida de muitos Lofóforo (a) Ectoproctos como este tapete- -do-mar (Membranipora membra- nacea) são lofoforados coloniais. Lofóforo (b) Braquiópodes possuem uma concha articulada. As duas partes da concha são dorsal e ventral. Figura 33.14 Lofoforados. 678 Campbell & Cols. moluscos marinhos inclui um estágio de larva ciliada, trocófora (ver Figura 32.13b), também característica de anelídeos marinhos (vermes segmentados) e de alguns outros lofotrocozoários. O plano corporal básico dos moluscos evoluiu de vários mo- dos nas oito classes do filo. Examinaremos quatro dessas classes aqui (Tabela 33.3): Polyplacophora (quítons), Gastropoda (cara- cóis e lesmas), Bivalvia (mariscos, ostras e outros bivalves) e Ce- phalopoda (lulas, polvos, sépias e náutilos). Quítons Os quítons têm corpo ovalado e uma concha dividida em oito placas dorsais (Figura 33.16). O corpo do quíton, no entanto, não é segmentado. É possível encontrar esses animais marinhos ade- ridos em rochas na praia na maré baixa. Se você tentar deslocar um quíton, ficará surpreso ao ver que o pé do animal atua como ventosa aderida à superf ície da rocha. Um quíton pode também utilizar o pé dele para rastejar lentamente sobre a rocha. Os quí- tons utilizam a rádula para raspar algas da superf ície das rochas. Gastrópodes Mais ou menos três quartos de todas as espécies atuais de molus- cos são gastrópodes (Figura 33.17). A maioria dos gastrópodes é marinha, mas também existem muitas espécies de água doce. Alguns gastrópodes se adaptaram à vida na terra, incluindo ca- racóis de jardim e lesmas. Uma característica distintiva da classe Gastropoda é o processo de desenvolvimento conhecido como torção. À medida que o embrião de um gastrópode se desenvol- ve, a sua massa visceral pode apresentar uma rotação de até 180o; Tabela 33.3 Principais classes do filo Mollusca Classes e exemplos Características principais Polyplacophora (quítons; ver Figura 33.16) Marinhos; conchas com oito placas; pé utili- zado para a locomoção; rádula; sem cabeça Gastropoda (caracóis, lesmas; ver Figuras 33.17 e 33.18) Marinhos, de água doce ou terrestres; cabe- ça presente; corpo simétrico normalmente com concha espiralada; concha reduzida ou ausente; pé para a locomoção; rádula Bivalvia (mariscos, mexi- lhões, vieiras, ostras; ver Figuras 33.19 e 33.20) Marinhos e de água doce; concha acha- tada com duas valvas; cabeça reduzida; brânquias pareadas; sem rádula; a maioria se alimenta de partículas em suspensão; o manto forma sifões Cephalopoda (lulas, pol- vos, sépias, náutilos; ver Figura 33.21) Marinhos; cabeça circundada por tentácu- los, geralmente com ventosas, utilizados para segurar a presa; concha externa, inter- na ou ausente; boca com ou sem rádula; lo- comoção por propulsão em jatos utilizando o sifão formado pelo pé. Celoma Cavidade do manto Concha Cordões nervosos Ânus Gônadas Intestino Boca Estômago Brânquia Rádula Boca Esôfago Manto Massa visceral Pé Nefrídio. Órgãos excretórios chamados nefrídios removem os resíduos metabólicos da hemolinfa. O sistema nervoso consiste em um anel nervoso ao redor do esôfago, do qual cordões nervosos se estendem. Rádula. A região da boca em muitas espécies de moluscos possui um órgão denteado para alimentar-se. Este cinto de dentes curvados para trás vai repetidas vezes para frente e depois se retrai para dentro da boca, raspando e removendo o substrato como uma escavadeira. O longo trato digestório é enrolado na massa visceral. Coração. A maioria dos moluscos possui sistema circulatório aberto. O coração localizado dorsalmente bombeia o líquido circulatório chamado de hemolinfa pelas artérias até os sínus (espaços corpóreos). Os órgãos dos moluscos são então continuamente banhados com hemolinfa. Figura 33.15 O plano corporal básico dos moluscos. Figura 33.16 Um quíton. Observe a concha com oito placas, carac- terística dos moluscos na classe Polyplacophora. Biologia 679 com isso, o ânus e a cavidade do manto do animal se localizam acima de sua cabeça (Figura 33.18). Depois da torção, alguns órgãos antes bilaterais podem apresentar tamanho reduzido, ao passo que outros podem estar perdidos em um dos lados do cor- po. A torção não deve ser confundida com a formação de uma concha espiralada, processo de desenvolvimento independente. A maioria dos gastrópodes possui concha única espiralada na qual o animal pode se abrigar quando ameaçado. A concha é fre- quentemente cônica e um pouco achatada como em abalones e lapas. Muitos gastrópodes possuem cabeça distinta com olhos nas pontas dos tentáculos. Os gastrópodes se movem literalmente em ritmo de lesma pelo movimento ondulatório do pé ou por meio de cílios, com frequência deixando um rastro de muco por onde pas- sam. A maioria dos gastrópodes utiliza a rádula para se alimentar de algas ou plantas. Muitos grupos, no entanto, são predadores: a rádula se modificou para perfurar as conchas de outros moluscos ou para cortar a presa. Na família Conidae, os dentes da rádula atuam como dardos envenenados utilizados para abater a presa. Caracóis terrestres não possuem as brânquias típicas da maioria dos gastrópodes aquáticos. Em vez disso, a cobertura da cavidade do manto funciona como um pulmão, trocando gases da respiração com o ar. Bivalves Os moluscos da classe Bivalvia incluem muitas espécies de maris- cos, ostras, mexilhões e vieiras. Os bivalves possuem a concha divi- dida em duas metades (Figura 33.19). As metades são articuladas na linha médio-dorsal, e poderosos músculos adutores as mantêm unidas para proteger o corpo mole do animal. Os bivalves não têm cabeça distinta, e a rádula foiperdida. Alguns bivalves possuem olhos e tentáculos sensoriais ao longo da borda externa do manto. A cavidade do manto de um bivalve possui brânquias utilizadas para trocas gasosas e também para alimentação na maioria das espé- cies (Figura 33.20). A maioria dos bivalves filtra partículas em sus- pensão. Eles retêm partículas finas de alimento no muco que cobre as brânquias, e os cílios dirigem essas partículas para a boca. A água entra na cavidade do manto através de um sifão de entrada, passa pelas brânquias e sai da cavidade do manto por um sifão de saída. Figura 33.19 Um bivalve. Esta vieira possui muitos olhos (pontos azuis-escuros) que espiam em cada metade da concha articulada. Manto Concha Boca Zona de articulação Celoma Palpo Pé Gônada Glândula digestória Cavidade do manto Brânquias Sifão de entrada Sifão de saída Ânus Músculo adutor Fluxo de água CoraçãoIntestino Figura 33.20 Anatomia dos mariscos. Partículas de alimento em suspensão na água que chega pelo sifão de entrada são coletadas pelas brânquias e passam através dos cílios para a boca. (b) Uma lesma-do-mar. Os nudibrânquios ou lesmas-do-mar perderam a concha durante a sua evolução. (a) Um caracol terrestre. Figura 33.17 Gastrópodes. Cavidade do Manto Estômago Intestino Ânus Boca Figura 33.18 Os resultados da torção em gastrópodes. Devido à torção (giro da massa visceral) durante o desenvolvimento embrionário, o trato digestório é espiralado e o ânus se localiza perto da extremidade anterior do animal. 680 Campbell & Cols. A maioria dos bivalves é sedentária, característica que com- bina com o hábito de ingerir partículas em suspensão. Os me- xilhões sésseis secretam estruturas de adesão semelhantes a fios que os aderem a rochas, ancoradouros, barcos e conchas de ou- tros animais. No entanto, mariscos podem se enterrar na areia ou na lama utilizando o pé muscular como âncora, e as vieiras podem deslizar no fundo do mar batendo as suas conchas para cima e para baixo, de um modo que lembra aquelas dentaduras falsas vendidas em lojas de curiosidades. Cefalópodes Os cefalópodes são predadores ativos (Figura 33.21). Eles utilizam os tentáculos para segurar a presa. Em seguida, cravam nela suas mandíbulas semelhantes a um bico e a imobilizam com sua saliva envenenada. O pé de um cefalópode adotou o formato de um si- fão muscular e em parte dos tentáculos. Lulas se locomovem por meio de movimentos repentinos: o animal injeta água na cavidade do manto e depois solta um jato de água pelo sifão; elas se movem apontando o sifão para diferentes direções. Os polvos utilizam um mecanismo semelhante para escapar dos predadores. Um manto cobre a massa visceral dos cefalópodes, mas a concha é reduzida e interna (em lulas e sépias) e totalmente ausente (em muitos polvos). Um pequeno grupo de cefalópodes com conchas, os náutilos, continua vivo atualmente. Os cefalópodes são os únicos moluscos com sistema circu- latório fechado. Também possuem órgãos sensoriais bem de- senvolvidos e cérebro complexo. A habilidade de aprender e se comportar de maneira complexa é provavelmente mais crucial para predadores que se movem rápido do que para animais se- dentários como os mariscos. Os ancestrais dos polvos e lulas foram provavelmente mo- luscos com conchas que adquiriram um estilo de vida predató- rio; a concha foi perdida tardiamente na evolução. Cefalópodes com carapaça chamados de amonitas, alguns tão grandes quanto pneus de caminhão, foram os invertebrados predadores domi- nantes nos mares por centenas de milhões de anos até o seu de- saparecimento durante a extinção em massa do final do período Cretáceo, há 65,5 milhões de anos (ver Capítulo 25). A maioria das espécies de lula tem menos de 75 cm de compri- mento, mas algumas são consideravelmente maiores. A lula gigante (Architeuthis dux) foi por muito tempo a maior lula conhecida, com o comprimento do manto atingindo 2,25 m e um comprimento total de 18 m. Em 2003, no entanto, um espécime de uma espécie rara Mesonychoteuthis hamiltoni foi capturado perto da Antártica; seu manto possuía 2,5 m de comprimento. Alguns biólogos consideram que esse espécime era jovem e estimam que adultos dessa espécie possam possuir o dobro do tamanho! Diferente de A. dux, que pos- sui ventosas grandes e pequenos dentes nos tentáculos, M. hamilto- ni tem duas fileiras de ganchos afiados nas pontas dos tentáculos, o que pode produzir lacerações mortais. É provável que A. dux e M. hamiltoni passem a maior parte do tempo em mar profundo, onde talvez se alimentem de peixes gran- des. Restos de ambas as espécies de lula gigante têm sido encontra- dos no estômago de cachalotes, provavelmente o seu único predador natural. Em 2005, cientistas registraram as primeiras observações de A. dux na natureza, fotografada enquanto atacava anzóis com isca a uma profundidade de 900 m. M. hamiltoni ainda não foi observada na natureza. Em resumo, esses gigantes marinhos ainda permane- cem entre os grandes mistérios da vida dos invertebrados. Anelídeos Annelida significa “pequenos anéis”, referindo-se à semelhança do corpo do anelídeo com uma série de anéis fundidos. Os anelí- Polvos estão entre os invertebrados mais inteligentes. Lulas são carnívoros rápidos com mandíbulas em forma de bico e olhos bem desenvolvidos. Náutilus são os únicos cefalópodes existentes com concha externa. Figura 33.21 Cefalópodes. Tabela 33.4 Classes do filo Annelida Classe e exemplos Características principais Oligochaeta (vermes segmen- tados de água doce, marinhos e terretres; ver Figura 33.22) Cabeça reduzida, sem parapódios, mas com cerdas epidérmicas presentes. Polychaeta (a maioria vermes segmentados marinhos; ver Figura 33.23) Muitos têm cabeça bem desenvolvida; cada segmento geralmente possui para- pódios e muitas cerdas epidérmicas; de vida livre. Hirudinea (sanguessugas; ver Figura 33.24) Corpo geralmente achatado com celo- ma e segmentação reduzidos; cerdas epidérmicas geralmente ausentes; ventosas nas partes anterior e posterior; parasitas, predadores e necrófagos. Biologia 681 deos são vermes segmentados que vivem no mar, na maioria dos hábitats de água doce e no solo úmido. Os anelídeos são celoma- dos e podem variar de 1 mm até mais do que 3 m, o tamanho da minhoca gigante australiana. O filo Annelida pode ser dividido em três classes (Tabela 33.4, na página anterior): Oligochaeta (as minhocas e seus paren- tes), Polychaeta (os poliquetos) e Hirudinea (as sanguessugas). Oligoquetas Os oligoquetas (do grego oligos, pouco e chaite, pelo longo) pos- suem esse nome devido às cerdas epidérmicas, relativamente esparsas, feitas de quitina. Essa classe de vermes segmentados inclui as minhocas e uma variedade de espécies aquáticas. A Fi- gura 33.22 é um guia da anatomia das minhocas, espécies re- presentativas dos anelídeos. As minhocas se movimentam pelo solo ingerindo terra; então os nutrientes são extraídos quando essa terra passa pelo canal alimentar. O material não digerido é misturado com o muco secretado no canal e eliminado como matéria fecal pelo ânus. Os produtores rurais dão valor às mi- nhocas porque esses animais lavram e fazem a aeração do solo, e as suas fezes melhoram sua textura (Charles Darwin estimou que um único acre de área agricultável na Inglaterra possuía photo to come from 7e archive Cutícula Septo (divisão entre segmentos) Músculo circular Músculo longitudinal Cordões nervosos fusionados Ânus Epiderme Nefróstomo Esôfago Intestino Vaso dorsal Moela Intestino Boca PapoFaringe Clitelo Vaso ventral Gânglio subfaringeal Metanefrídio Minhoca gigante australiana Cada segmento é circundado por músculos longitudinais, por sua vez circundado por músculos circulares. As minhocas coordenam as contrações destes dois conjuntos de músculos para se mover (ver Figura 50.33). Estes músculos pressionam o líquido celomático não comprimido, que atua como esqueletohidrostático. Celoma. O celoma de uma minhoca é dividido por septos. O sistema circulatório, uma rede de vasos, é fechado. Os vasos dorsais e ventrais são ligados por pares de vasos segmentados. O vaso dorsal e cinco pares de vasos que circundam o esôfago são musculares e bombeiam sangue pelo sistema circulatório. Muitas estruturas internas são repetidas em cada segmento da minhoca. Metanefrídio. Cada segmento do verme possui um par de tubos secretores chamados de metanefrídios, com aberturas ciliadas em forma de funil chamadas de nefróstomos. Os metanefrídios removem as excretas do sangue e líquido celomático através de poros exteriores. Cerdas epidérmicas. Cada segmento possui quatro pares de cerdas epidérmicas, que conferem tração quando o animal se enterra. Cordões nervosos ventrais com gânglios segmentados. Os cordões nervosos penetram os septos e percorrem o comprimento do animal, assim como o trato digestório e os vasos sanguíneos longitudinais. Pequenos vasos sanguíneos são abundantes na pele da minhoca, que funciona como órgão respiratório. O sangue contém hemoglobina que carrega o oxigênio. Gânglios cerebrais. O sistema nervoso da minhoca possui um par de gânglios cerebrais semelhantes a um cérebro que se localiza acima e à frente da faringe. Um anel de cordões nervosos ao redor da faringe conecta-se a gânglios subfaringeais, a partir dos quais um par de cordões nervosos fundidos corre posteriormente. Figura 33.22 Anatomia das minhocas, um oligoqueta. 682 Campbell & Cols. mais ou menos 50.000 minhocas produzindo 18 toneladas de fezes por ano). As minhocas são hermafroditas, mas apresentam fecundação cruzada. No cruzamento, duas minhocas se alinham em direções opostas de maneira a trocar os espermatozoides (ver Figura 46.1) e depois se separam. Os espermatozoides recebidos são armaze- nados temporariamente enquanto um órgão chamado de clitelo secreta um casulo de muco. O casulo escorrega pelo corpo do verme coletando os óvulos e o esperma armazenado. O casulo então sai pela cabeça do verme e permanece no solo enquanto os embriões se desenvolvem. Algumas minhocas também podem se reproduzir assexuadamente por fragmentação seguida de rege- neração. Poliquetas Cada segmento de um poliqueta possui um par de estruturas em forma de nadadeira ou espinho chamado de parapódio (“quase pés”) que funcionam na locomoção (Figura 33.23). Cada para- pódio possui numerosas cerdas epidérmicas; por isso, os po- liquetas geralmente têm muito mais cerdas por segmentos do que os oligoquetas. Em muitos poliquetas, os parapódios são supridos com vasos sanguíneos e também funcionam como brânquias. Os poliquetas constituem uma classe grande e diversa, com- posta em sua maioria por espécies marinhas. Poucas espécies se deslocam e nadam entre os organismos planctônicos, muitas se arrastam ou se enterram no fundo do mar e muitas outras vi- vem em tubos. Alguns habitantes de tubos, como os sabelídeos, constroem os seus tubos com uma mistura de muco com areia e conchas quebradas. Outros, como o poliqueta árvore-de-natal (ver Figura 33.1), constroem os tubos utilizando apenas as suas próprias secreções. Sanguessugas A maioria das sanguessugas vive na água doce, mas existem al- gumas espécies marinhas e também terrestres encontradas em vegetação úmida. As sanguessugas possuem comprimento que varia entre um e trinta centímetros. Muitas são predadoras se alimentando de outros invertebrados, mas algumas são parasitas que sugam sangue ao se aderir temporariamente a outros ani- mais, incluindo os humanos (Figura 33.24). Algumas espécies parasitas utilizam mandíbulas semelhantes a lâminas para cor- tar a pele do hospedeiro, e outras secretam enzimas que fazem um buraco na pele. O hospedeiro geralmente está alheio a este ataque, pois a sanguessuga secreta um anestésico. Depois de fa- zer a incisão, a sanguessuga secreta outra substância química, a hirudina, que evita que o sangue do hospedeiro, perto da incisão, coagule. O parasita então suga o máximo de sangue, frequente- mente mais do que dez vezes o seu peso. Depois desse banquete, a sanguessuga pode ficar meses sem outra refeição. As sanguessugas eram frequentemente utilizadas em san- grias medicinais. Hoje elas são utilizadas para retirar o sangue que acumula nos tecidos depois de cirurgias ou machucados. Os pesquisadores também investigam a utilidade potencial da hiru- dina em dissolver coágulos sanguíneos indesejáveis que se for- mam durante cirurgias ou como resultado de doenças cardíacas. Muitas formas recombinantes da hirudina foram desenvolvidas, duas das quais foram aprovadas recentemente para uso clínico. Como grupo, os Lophotrochozoa reúnem uma admirável fai- xa de planos corpóreos como ilustrado pelos membros de filos como Rotifera, Ectoprocta, Mollusca e Annelida. A seguir, ex- ploraremos a diversidade do Ecdysozoa, presença dominante na Terra em termos de número total de espécies. R E V I S à O D O C O N C E I T O 1. Explique como os cestoides podem sobreviver sem celo- ma, boca, sistema digestório e sistema excretor. 2. Como a modificação do pé dos moluscos em gastrópodes e cefalópodes se relaciona aos seus respectivos modos de vida? 3. A anatomia dos anelídeos pode ser descrita como “tubo dentro de um tubo”. Explique. 4. E SE...? Relativamente poucos lofotrocozoários de vida livre vivem na terra, acima da superf ície do solo. Le- vando em conta a gravidade, faça uma hipótese de por que isto ocorre. Ver as respostas sugeridas no Apêndice A. Figura 33.24 Uma sangues- suga. Uma enfermeira aplicou esta sanguessuga medicinal (Hirudo medi- cinalis) no polegar inchado de um pa- ciente para retirar sangue de um he- matoma (acúmulo anormal de sangue ao redor de um ferimento interno). ParapódioFigura 33.23 Um poliqueta. He- siolyra bergi vive perto de fontes hidro- termais no fundo do mar. Biologia 683 33.4 Os ecdisozoários são o grupo animal mais rico em espécies Calcarea e Silicea Cnidaria Lophotrochozoa Ecdysozoa Deuterostomia Embora definido primariamente por evidência molecular, o clado Ecdysozoa inclui animais que tro- cam uma camada externa dura (cutícula) à medida que eles cres- cem; de fato, o grupo possui o nome derivado desse processo, chamado de muda ou ecdise. Os Ecdysozoa consistem em apro- ximadamente oito filos animais; contêm mais espécies conheci- das do que todos os protistas, fungos, plantas e outros grupos animais combinados. Abordaremos aqui os dois maiores filos de ecdisozoários: os nematódeos e os artrópodes, dois mais bem su- cedidos e abundantes dos grupos de animais. Nematódeos Alguns dos animais mais cosmopolitas, os nematódeos (Filo Ne- matoda), ou vermes arredondados, são encontrados na maioria dos hábitats aquáticos, no solo, nos tecidos úmidos das plantas e nos líquidos corporais e tecidos dos animais. Em contraste com os anelídeos, os nematódeos não têm corpo segmentado. Os cor- pos cilíndricos dos nematódeos medem desde menos de 1 mm até mais de 1 m de comprimento e frequentemente são mais finos na parte posterior e mais grossos na parte anterior (Figura 33.25). O corpo de um nematódeo é coberto por uma cutícula dura; à me- dida que o animal cresce, periodicamente, perde a cutícula velha e secreta uma nova e maior. Os nematódeos possuem canal ali- mentar, embora não tenham sistema circulatório. Os nutrientes são transportados pelo corpo através do líquido do pseudocelo- ma. Os músculos da parede do corpo são todos longitudinais e a sua contração produz um movimento de chicote. Os nematódeos em geral se reproduzem sexuadamente, por fertilização interna. Na maioria das espécies, os sexos são separa- dos e as fêmeas são maiores do que os machos. Uma fêmea pode depositar 100.000 ou mais ovos fertilizados (zigotos) por dia. Os zigotos da maioria das espécies são células resistentes que podem sobreviver a condições adversas. Um grande número de nematódeos vive no soloúmido e em matéria orgânica em decomposição no fundo de lagos e ocea- nos. Vinte e cinco mil espécies são conhecidas, mas um número talvez 20 vezes maior realmente exista. Diz-se que se nada mais além de nematódeos permanecesse na Terra, eles preservariam muitas das características do planeta. Esses vermes de vida livre desempenham importante papel na decomposição e no ciclo de nutrientes, mas pouco é conhecido sobre a maioria das espécies. Uma espécie de nematódeo de solo, Caenorhabditis elegans, no entanto, é muito bem estudada e se tornou um organismo mo- delo em biologia (ver Capítulo 21). Estudos com C. elegans estão revelando alguns mecanismos envolvidos com o envelhecimento em humanos, entre outras descobertas. O filo Nematoda inclui muitas pragas que atacam as raízes de plantas de importância agrícola. Outras espécies de nematódeos parasitam animais. Os humanos são hospedeiros de pelo menos 50 espécies de nematódeos, incluindo vários oxiúros e ancilósto- mos. Um nematódeo conhecido é o Trichinella spiralis, o verme que causa a triquinose (Figura 33.26). Os humanos adquirem esse nematódeo ao comer carne de porco ou outra carne crua ou malpassada (incluindo carne de caças como urso e morsa) que possua os vermes juvenis encistados no tecido muscular. Dentro do intestino humano, os juvenis se tornam adultos sexualmente maduros. As fêmeas penetram nos músculos intestinais e produ- zem mais juvenis, que fazem perfurações pelo corpo ou viajam nos vasos linfáticos até outros órgãos, incluindo os músculos es- queléticos onde eles encistam. Os nematódeos parasitas possuem um extraordinário apa- rato molecular que os habilita a redirecionar algumas funções celulares dos hospedeiros e assim escapar do seu sistema imu- nitário. Nematódeos parasitas de plantas injetam moléculas que induzem o desenvolvimento de células radiculares que irão for- necer nutrientes aos parasitas. A Trichinella controla a expressão de alguns genes específicos de células musculares que codificam proteínas para tornar a célula elástica o suficiente e abrigar o ne- 25 µm Figura 33.25 Nematódeo de vida livre (MEV colorida). Encistado juvenil Tecido muscular 50 µm Figura 33.26 Formas juvenis do nematódeo parasita Trichinella spiralis encistado no tecido muscular humano (MO). 684 Campbell & Cols. matódeo. Além disso, a célula muscular infectada libera sinais que atraem os vasos sanguíneos, os quais suprem o nematódeo com nutrientes. Esses parasitas extraordinários têm sido consi- derados “animais que atuam como vírus”. Artrópodes Os zoólogos estimam que existem aproximadamente um bilhão de bilhão (1018) de artrópodes vivendo na Terra. Mais de um mi- lhão de espécies de artrópodes já foram descritas, a maioria delas são insetos. De fato, duas de cada três espécies conhecidas são artrópodes, e os membros do filo Arthropoda podem ser encon- trados em quase todos os hábitats da biosfera. Pelo critério de diversidade de espécies, distribuição e números absolutos, os ar- trópodes devem ser considerados como os mais bem sucedidos de todos os filos animais. Origens dos artrópodes Os biólogos sugeriram que a diversidade e o sucesso dos artrópodes estão relacionados com o seu plano corporal – corpos segmentados, exoesqueleto duro e apêndices articulados (arthropod significa “pés articulados”). Os fósseis mais antigos com esse plano corporal são da explosão do Cambriano (535-525 milhões de anos atrás), indi- cando que os artrópodes possuem pelo menos essa idade. Juntamente com os artrópodes, o registro fóssil da explosão do Cambriano possui muitas espécies de lobópodes, grupo extin- to do qual os artrópodes podem ter evoluído. Os lobópodes como a Hallucigenia (ver Figura 25.4) tinham corpos segmentados, mas a maioria dos segmentos do seu corpo eram idênticos. Os artró- podes primitivos como os trilobitas também exibiam pouca va- riação entre os segmentos (Figura 33.27). Como os artrópodes continuaram a evoluir, os segmentos tiveram tendência de se fun- dir, ficando menos numerosos; os apêndices especializaram-se em uma variedade de funções. Essas mudanças evolutivas resul- taram não só em uma grande diversificação, mas também num plano corporal eficiente que permite a divisão de tarefas entre as diferentes regiões do corpo. Que mudanças genéticas levaram ao aumento da comple- xidade do plano corporal dos artrópodes? Os artrópodes atuais têm dois genes Hox incomuns que influenciam a segmentação do corpo. Para testar se a origem desses genes pode ter direcionado a evolução do aumento da diversidade de segmentação do cor- po em artrópodes, Sean Carroll (ver páginas 534-535) estudou os genes Hox em onicóforos, parentes próximos dos artrópodes (Figura 33.28). Figura 33.38 Pesquisa O plano corporal dos artrópodes resultou de novos genes Hox? EXPERIMENTO Como o altamente bem sucedido plano corporal dos artrópodes se originou? Uma hipótese sugere que ele resultou da origem (por um evento de duplicação de genes) de dois genes Hox incomuns en- contrados em artrópodes: Ultrabithorax (Ubx) e abdominal-A (abd-A). Para testar essa hipótese, Sean Carroll, da Universidade de Wisconsin, em Ma- dison, e seus colaboradores se voltaram para os onicóforos, um grupo de invertebrados relacionados aos artrópodes. Diferente de muitos artrópo- des atuais, os onicóforos têm plano corporal com a maioria dos segmentos idêntica. Assim, Carroll e seus colegas argumentaram que se a origem dos genes Hox Ubx e abd-A conduziu a evolução da diversidade de segmentos do corpo em artrópodes, esses genes provavelmente surgiram no ramo dos artrópodes na árvore evolutiva: Origem dos genes Hox Ubx e abd-A? Ancestral comum de artrópodes e onicóforos Outros ecdisozoários Artrópodes Onicóforos Como a hipótese apresentada sugere, Ubx e abd-A não estariam presentes no ancestral comum dos artrópodes e onicóforos e, consequentemente, os onicóforos não deveriam possuir esses genes. Para saber se isto estava correto, Carroll e seus colegas examinaram os genes Hox do onicóforo Acanthokara kaputensis. RESULTADOS Descobriu-se que os onicóforos possuem todos os genes Hox dos artrópodes, incluindo o Ubx e o abd-A. O vermelho indica a região do corpo deste embrião de onicóforo onde os genes Ubx e abd-A foram expressos (a figura menor mostra esta região aumentada) Ant = antena J = mandíbulas L1–L15 = segmentos do corpo CONCLUSÃO Visto que os onicóforos possuem genes Hox de artró- podes, a evolução do aumento da diversidade de segmentação corporal em artrópodes não deve estar relacionada com a origem de novos genes Hox. FONTE J.K. Grenier, S. Carroll et al., Evolution of the entire arthro- pod Hox gene set predate the origin and radiation of the onycophoran/arthropod clade, Current Biology 7:547-553 (1997). E SE...? Se Carroll e seus colegas tivessem descoberto que os onicófo- ros não possuíam os genes Hox Ubx e abd-A, de que modo a sua conclu- são teria sido afetada? Explique. Figura 33.27 Fóssil de trilobi- ta. Os trilobitas eram habitantes co- muns nos mares rasos da era Paleozoi- ca, mas desapareceram com as grandes extinções do Permiano, há aproximada- mente 250 milhões de anos. Os paleon- tólogos descreveram aproximadamente 4.000 espécies de trilobitas. Biologia 685 Os seus resultados indicam que a diversidade de plano cor- poral dos artrópodes não surgiu da aquisição de novos genes Hox. Em vez disso, a evolução da diversidade de segmentos corporais nos artrópodes pode ter sido dirigida por mudanças na sequência ou regulação de genes Hox existentes (ver Capítulo 25 para uma discussão de como podem resultar alterações na forma a partir de mudanças na sequência ou regulação de genes de desenvolvi- mento como os genes Hox). Características gerais do artrópodes Durante o curso da evolução, os apêndices de alguns artrópodes se modificaram, especializando-se em funções como locomoção, alimentação, recepção sensorial, reprodução e defesa. A Figura 33.29 ilustra adiversidade dos apêndices e outras características de uma representante dos artrópodes: a lagosta. O corpo dos artrópodes é completamente coberto pela cutícu- la, um exoesqueleto construído de camadas de proteínas e do polis- sacarídeo quitina. A cutícula pode ser espessa e dura em algumas partes do corpo e da espessura de um papel e flexível em outras como as articulações. O exoesqueleto rígido protege o animal e pro- picia pontos de adesão para os músculos que movem os apêndices. Isso também significa que um artrópode não consegue crescer sem esporadicamente perder o exoesqueleto e formar um novo e maior. Esse processo de muda é energeticamente caro. Um artrópode em ecdise ou que recém mudou fica vulnerável à predação e a outros perigos até que o novo esqueleto macio se torne duro. Quando o exoesqueleto de um artrópode primeiro evoluiu no mar, as suas funções principais provavelmente eram proteção e ancoragem para os músculos, mas mais tarde ele também pro- piciou a vida na terra para alguns artrópodes. A relativa imper- meabilidade do exoesqueleto à água ajudou a evitar a dessecação, e a sua resistência resolveu o problema de apoio quando os artró- podes perderam a capacidade de flutuar na água. Os artrópodes começaram a se diversificar na terra seguindo a colonização das plantas terrestres no início do Paleozoico. As evidências incluem o fóssil de milípede de 428 milhões de anos, encontrado em 2004 por um paleontólogo amador na Escócia. Fósseis de outros artró- podes terrestres datam de mais ou menos 450 milhões de anos. Os artrópodes possuem órgãos sensoriais bem desenvolvi- dos, incluindo os olhos, os receptores olfativos (cheiro) e as an- tenas que funcionam no tato e no olfato. A maioria dos órgãos sensoriais está concentrada na parte anterior do animal. Como a maioria dos moluscos, os artrópodes têm sistema cir- culatório aberto, em que o líquido chamado de hemolinfa é bom- beado por um coração para artérias curtas e então para espaços chamados de sinus que circundam tecidos e órgãos (o termo san- gue é geralmente reservado para líquido em sistema circulatório fechado). A hemolinfa entra novamente no coração do artrópode através de poros normalmente equipados com válvulas. Os sinus corporais cheios de hemolinfa são coletivamente chamados de hemocele, que não fazem parte do celoma. Embora os artrópodes sejam celomados, na maioria das espécies o celoma formado no embrião se torna muito reduzido no decorrer do desenvolvimen- to, e a hemocele se torna a cavidade principal em adultos. Embo- ra sejam semelhantes, o sistema circulatório aberto de moluscos e artrópodes provavelmente surgiram independentemente. Uma variedade de órgãos especializados para trocas gasosas evoluiu nos artrópodes. Esses órgãos permitem a difusão de ga- ses respiratórios apesar do exoesqueleto. A maioria das espécies aquáticas possui brânquias com extensões finas e plumosas que colocam uma grande área superficial em contato com a água cir- cundante. Os artrópodes terrestres geralmente têm superf ícies internas para trocas gasosas. A maioria dos insetos, por exemplo, possui sistemas traqueais em forma de dutos de ar ramificados que se dirigem ao interior através de poros na cutícula. Figura 33.29 Anatomia externa de um ar- trópode. Muitas características distintivas dos ar- trópodes são aparentes nesta vista dorsal de uma lagosta, juntamente com algumas características ex- clusivas dos crustáceos. O corpo é segmentado, mas esta característica é óbvia somente no abdome. Os apêndices (incluindo as antenas, as quelas, as partes bucais, as patas e os apêndices utilizados para nata- ção) são articulados. A cabeça tem um par de olhos compostos (multilentes); cada olho situa-se em um pedúnculo móvel. O corpo todo, incluindo os apên- dices, é coberto por um exoesqueleto. Cabeça Tórax Antena (recepção sensorial) Apêndices utilizados para natação (um par em cada segmento abdominal) Patas Partes bucais (alimentação)Quelas (defesa) Cefalotórax Abdome 686 Campbell & Cols. Evidências morfológicas e moleculares sugerem que os ar- trópodes atuais consistem em quatro linhagens principais que divergiram no início da evolução do filo (Tabela 33.5): quelice- riformes (aranhas do mar, límulos, escorpiões, carrapatos, áca- ros e aranhas); miriápodes (centípedes e milípedes); hexápodes (insetos e seus parentes com seis patas e sem asas) e crustáceos (caranguejos, lagostas, camarões, cracas e muitos outros). Queliceriformes Os queliceriformes (subfilo Cheliceriformes; do grego cheilos, lá- bios e cheir, braço) derivam seu nome dos apêndices utilizados para a alimentação chamados de quelíceras, que servem como pinças ou presas. Os queliceriformes possuem cefalotórax ante- rior e abdome posterior. Não possuem antenas e a maioria possui olhos simples (olhos com lente única). Os queliceriformes primitivos eram euripterídeos, ou escor- piões aquáticos. Esses predadores marinhos e de água doce atin- giam até 3 m de comprimento; acredita-se que algumas espécies possam ter caminhado na terra como os caranguejos terrestres fazem hoje. A maioria dos queliceriformes marinhos, incluindo todos os euripterídeos, é extinta. Entre os queliceriformes mari- nhos que sobreviveram estão as aranhas-do-mar (picnogonídeos) e os límulos (Figura 33.30). A maioria dos queliceriformes modernos são aracnídeos, grupo que inclui os escorpiões, as aranhas, os carrapatos e os áca- ros (Figura 33.31). Os carrapatos e muitos ácaros pertencem a um grande grupo de artrópodes parasitas. Quase todos os carra- patos são parasitas sugadores de sangue que vivem na superf ície Tabela 33.5 Subfilos do Filo Arthropoda Subfilos e exemplos Características principais Cheliceriformes (límulos, aranhas, escorpiões, carra- patos, ácaros; ver Figuras 33.30-33.32) Corpo com uma ou duas partes prin- cipais; seis pares de apêndices (que- líceras, pedipalpos e quatro pares de patas); maioria terrestre ou marinha Myriapoda (milípedes e cen- típedes; ver Figuras 33.33 e 33.34) Cabeça distinta com antenas e par- tes bucais mastigadoras; terrestres; os milípedes são herbívoros e têm dois pares de patas por segmento do tronco; os centípedes são carnívoros e têm um par de patas por segmento do tronco e apêndices venenosos no primeiro segmento do corpo Hexapoda (insetos, Collembo- la; ver Figuras 33.35-33.37) Corpo dividido em cabeça, tórax e abdome; antenas presentes; partes bucais modificadas para mastigar, sugar ou lamber; três pares de patas e normalmente dois pares de asas; a maioria terrestre Crustacea (caranguejos, la- gostas, lagostins, camarões; ver Figuras 33.29 e 33.38) Corpo com duas ou três partes; ante- nas presentes; partes bucais mastiga- doras; três pares de patas ou mais; a maioria marinha e de água doce Ácaros da poeira estão sempre presentes na matéria morta das habitações humanas, mas são inofensivos, exceto para pessoas alérgicas a eles (MEV colorida). Aranhas que constroem teias são geralmente mais ativas durante o dia. Escorpiões possuem pedipalpos, pinças especializadas para defesa e captura de alimento. A ponta da cauda possui um ferrão venenoso. 50 µm Figura 33.31 Aracnídeos. Figura 33.30 Os límulos (Limulus polyphemus). Comum nos Estados Unidos nas costas do Atlântico e do Golfo, estes “fósseis vivos” mudaram muito pouco em centenas de milhões de anos. Eles são mem- bros sobreviventes da rica diversidade de queliceriformes que preencheu os mares no passado. Biologia 687 do corpo de répteis ou mamíferos. Ácaros pa- rasitas vivem no exterior ou no interior de uma ampla variedade de vertebrados, invertebrados e plantas. Os aracnídeos apresentam cefalotórax com seis pares de apêndices: as quelíceras, um par de apêndices chamados de pedipalpos que atuam na sensibilidade, alimentação ou repro- dução; e quatro pares de patas (Figura 33.32). As aranhas utilizam as quelíceras semelhantes a presas, equipadas com glândulas de veneno, para atacarsuas presas. Enquanto as quelíceras furam a presa, a aranha secreta sucos digesti- vos nos tecidos dilacerados. O alimento amo- lece, e a aranha suga a refeição líquida. Na maioria das aranhas, as trocas gasosas são realizadas por pulmões foliáceos, estru- turas semelhantes a placas contidas numa câ- mara interna (ver Figura 33.32). A grande área superficial desses órgãos respiratórios é uma adaptação estrutural que aumenta a troca de O2 e CO2 entre a hemolinfa e o ar. Uma adaptação singular de muitas aranhas é a habilidade de capturar insetos através da construção de teias de seda, uma pro- teína líquida produzida por glândulas abdominais especializadas. A seda é transformada por órgãos chamados de fiandeiras em fibras que se solidificam. Cada aranha constrói uma teia caracte- rística de sua espécie e a constrói perfeitamente desde a primeira tentativa. Esse comportamento complexo é aparentemente her- dado. Várias aranhas também utilizam a seda de outras maneiras: como linhas para fuga rápida, como cobertura para os ovos e até mesmo como “embalagem de presente” para alimentos que os machos oferecem às fêmeas durante a corte. Muitas aranhas pe- quenas também jogam a seda no ar e se deixam ser transportadas pelo vento, comportamento conhecido como “balonismo”. Miriápodes Os milípedes e centípedes pertencem ao subfilo Myriapoda, os miriápodes. Todos os miriápodos atuais são terrestres. A cabeça do miriápode possui um par de antenas e três pares de apêndices modificados em partes bucais, incluindo as mandíbulas. Os milípedes (classe Diplopoda) têm um grande número de patas, embora menos do que as mil que o seu nome sugere (Fi- gura 33.33). Cada segmento do tronco é formado de dois seg- mentos fundidos e carregam dois pares de patas. Os milípedes comem folhas em decomposição e outras partes vegetais. Eles talvez tenham sido os primeiros animais a colonizarem a terra, vivendo sobre musgos e plantas vasculares primitivas. Diferentes dos milípedes, os centípedes (classe Chilopoda) são carnívoros. Cada segmento da região do tronco dos centípe- des tem um par de patas (Figura 33.34). Os centípedes possuem apêndices venenosos no segmento mais anterior do seu tronco que paralisam a presa e auxiliam na defesa. Intestino Coração Estômago Cérebro Olhos Glândula de veneno PedipalpoQuelícera Pulmão foliáceo Receptáculo de esperma Gonóporo (saída para ovos) Fiandeiras Glândulas de seda Ânus Ovário Glândula digestiva Figura 33.32 Anatomia das aranhas. Figura 33.34 Centípede. Figura 33.33 Milípede. 688 Campbell & Cols. Insetos Insetos e seus parentes (subfilo Hexapoda) possuem mais espé- cies do que a soma de todas as outras formas de vida. Eles vivem em quase todos os hábitats terrestres, na água doce e também no ar. Os insetos são raros, embora não ausentes, em hábitats mari- nhos, onde crustáceos são os artrópodes dominantes. A anatomia interna de um inseto inclui muitos sistemas complexos de órgãos, salientados na Figura 33.35. O fóssil de inseto mais antigo data do período Devoniano, que começou há aproximadamente 416 milhões de anos. No en- tanto, quando o voo evoluiu durante os períodos Carbonífero e Permiano, ele provocou uma rápida explosão na diversidade de insetos. Um registro fóssil de diversas partes bucais de insetos indica que a alimentação especializada em gimnospermas e ou- tras plantas do Carbonífero também contribuiu para as radia- ções adaptativas iniciais dos insetos. Mais tarde, um grande au- mento na diversidade de insetos parece ter sido estimulado pela expansão evolutiva das plantas com flores durante o Cretáceo Médio (há mais ou menos 90 milhões de anos). Embora a diver- sidade de insetos e plantas tenha diminuído durante a extinção em massa do Cretáceo, os dois grupos se recuperaram nos 65 milhões de anos seguintes. Estudos indicam que a recuperação de grupos particulares de insetos frequentemente estava asso- ciada com as radiações das plantas com flores, das quais eles se alimentavam. O voo é obviamente a chave para o grande sucesso dos inse- tos. Um animal capaz de voar consegue escapar de muitos preda- dores, encontrar alimento e parceiros e se dispersar para novos hábitats muito mais rápido do que um animal que precisa se des- locar pelo solo. Muitos insetos têm um ou dois pares de asas que emergem do lado dorsal do tórax. Visto que as asas são extensões da cutícula e não apêndices verdadeiros, os insetos podem voar sem sacrificar nenhuma das suas patas. Ao contrário, vertebrados que voam – aves e morcegos – possuem um dos seus dois pares de patas modificados em asas, com isso algumas dessas espécies são desengonçadas no solo. As asas dos insetos talvez tenham evoluído como extensões da cutícula que ajudaram os corpos dos insetos a absorver calor; somente mais tarde se tornaram órgãos de voo. Outras hipóteses sugerem que as asas permitiram que insetos terrestres planassem da vegetação para o solo, ou que elas serviram de brânquias em insetos aquáticos. Outra hipótese é que as asas dos insetos foram utilizadas para natação antes de serem utilizadas para o voo. Dados morfológicos e moleculares indicam que as asas evo- luíram somente uma vez nos insetos. As libélulas, com dois pares de asas similares, foram um dos primeiros insetos a voar. Muitas ordens de insetos evoluídas mais tarde do que as libélulas pos- suem o equipamento de voo modificado. As asas das abelhas e vespas, por exemplo, são conectadas e se movem como um só par. As asas das borboletas operam de modo similar, porque o Olhos compostos Abdome Tórax Cabeça Antenas Artéria dorsal Ovário Papo Vagina Ânus O corpo de um inseto possui três regiões: cabeça, tórax e abdome. As segmentações do tórax e do abdome são evidentes, mas os segmentos que formam a cabeça são fundidos. Gânglio cerebral. Os dois cordões nervosos se encontram na cabeça onde os gânglios de muitos segmentos anteriores estão fundidos em um gânglio cerebral (cérebro, colorido em branco abaixo). As antenas, os olhos e outros órgãos sensoriais estão concentrados na cabeça. As partes bucais dos insetos são formadas de muitos pares de apêndices modificados. As partes bucais incluem as mandíbulas, que os gafanhotos utilizam para mastigar. Em outros insetos, as partes bucais são especializadas para lamber, furar ou sugar. Tubos traqueais. As trocas gasosas nos insetos são efetuadas por um sistema traqueal de tubos ramificados, recobertos por quitina que se infiltram no corpo e levam o oxigênio diretamente para as células. O sistema traqueal se abre para fora do corpo através de espiráculos, poros que controlam o fluxo de ar e a perda de água se abrindo ou se fechando. Cordões nervosos. O sistema nervoso do inseto consiste em um par de cordões nervosos ventrais com muitos gânglios segmentados. Coração. O coração do inseto bombeia hemolinfa pelo sistema circulatório aberto. Túbulos de Malpighi. As excretas metabólicas são removidas da hemolinfa por órgãos excretores chamados de túbulos de Malpighi, bolsas do trato digestório. Figura 33.35 Anatomia de um gafanhoto, um inseto. Biologia 689 par anterior se sobrepõe às asas posteriores. Em besouros, as asas posteriores atuam no voo, e as anteriores são modificadas em uma cobertura que protege as asas posteriores quando os besou- ros caminham no solo ou se enterram. Muitos insetos sofrem metamorfose durante o seu desenvol- vimento. Na metamorfose incompleta de gafanhotos e de alguns outros grupos de insetos, o juvenil (chamado de ninfa) é seme- lhante aos adultos, mas é menor, possuindo diferentes proporções do corpo e não apresentando asas. A ninfa sofre uma série de mu- das, cada vez se parecendo mais com o adulto. Com a muda final, o inseto atinge o tamanho adulto, adquire asas e se torna sexual- mente maduro. Insetos com metamorfose completa possuem es- tágios larvais especializados em comer e crescer conhecidos como lagarta ou larva. A aparência dos organismosno estágio larval é completamente diferente do estágio adulto especializado para dispersão e reprodução. A metamorfose do estágio larval para o adulto ocorre durante o estágio de pupa (Figura 33.36). A reprodução nos insetos é normalmente sexuada, com indiví- duos machos e fêmeas separados. Os adultos se unem e se reconhe- cem como membros da mesma espécie mostrando cores (como em borboletas), sons (como em grilos) ou odores (como em mariposas). A fertilização é geralmente interna. Na maioria das espécies, os es- permatozoides são depositados diretamente na vagina da fêmea na hora da cópula, embora em algumas espécies o macho deposite um espermatóforo fora da fêmea para ela pegá-lo. Uma estrutura interna na fêmea chamada de espermateca guarda os espermato- zoides, geralmente suficientes para fertilizar mais de um grupo de óvulos. Muitos insetos acasalam somente uma vez durante a vida. Depois do acasalamento, a fêmea frequentemente deposita os ovos em uma fonte apropriada de alimento onde a próxima geração vai poder começar a se alimentar assim que sair do ovo. Os insetos são classificados em mais de 30 ordens, das quais 15 são representadas na Figura 33.37, nas próximas duas páginas. Animais tão numerosos, diversos e cosmopolitas como os in- setos certamente afetam a vida de muitos outros organismos ter- restres, incluindo os humanos. Dependemos das abelhas, moscas e muitos outros insetos para polinizar nossas plantações e pomares. Por outro lado, os insetos são vetores de muitas doenças, incluindo a doença do sono africana (transmitida por moscas tse-tsé que carre- gam o protista Trypanosoma; ver Figura 28.6) e a malária (transmi- tida por mosquitos que carregam o Plasmodium; ver Figura 28.10). Além disso, os insetos competem com humanos por alimento. Em partes da África, por exemplo, os insetos consomem aproximada- mente 75% das plantações. Nos Estados Unidos, bilhões de dólares são gastos por ano em potentes defensivos, pulverizados sobre as plantações em doses substanciais. Nem mesmo os humanos têm conseguido desafiar a hegemonia dos insetos e dos seus parentes ar- trópodes. Como o entomólogo da Universidade de Cornell, Thomas Eisner, postula: “Os insetos não vão herdar a Terra. Eles já a pos- suem. Então, devemos tratar de ficar em paz com os proprietários”. Crustáceos Enquanto os aracnídeos e os insetos habitam predominantemente em ambientes terrestres, a maioria dos crustáceos permaneceu em (a) Lagarta (caterpillar). (b) Pupa. (c) Estágio tardio de pupa. (d) Adulto emergindo. (e) Adulto. Figura 33.36 Metamorfose de uma borboleta. (a) A larva (lagarta) passa o tempo comendo, crescendo e mudando à medida que cresce. (b) Depois de várias mudas, a lagarta se torna uma pupa. (c) Dentro da pupa, os tecidos larvais são destruídos, e o adulto é construído pela divisão e diferencia- ção de células que estavam dormentes na larva. (d) Finalmente, o adulto começa a emergir da cutícula da pupa. (e) A hemolinfa é bombeada nas veias das asas e depois retirada, deixando as veias endure- cidas como estruturas de suporte para as asas. O inseto sai da pupa e irá se reproduzir; grande parte dos seus nutrientes é derivada de reservas adquiridas pela larva. 690 Campbell & Cols.Figura 33.37 Explorando a diversidade de insetos Ordem Número aproximado de espécies Características principais Exemplos Blattodea 4.000 Baratas têm corpo achatado dorsiventralmente com patas mo- dificadas para deslocamento rápido. Asas anteriores, quando presentes, são endurecidas, e asas posteriores são em forma de leque. Menos de 40 espécies de baratas vivem nas casas; as demais espécies exploram hábitats que vão desde florestas tro- picais até cavernas e desertos. Barata de cozinha Coleoptera 350.000 Besouros compreendem a ordem mais rica em espécies dentre os insetos. Possuem dois pares de asas, um dos quais é espesso e duro e o outro membranoso. Têm exoesqueleto com armadu- ra e partes bucais adaptadas para furar e mastigar. Os besouros sofrem metamorfose completa. Besouro japonês Dermaptera 1.200 As tesourinhas são geralmente necrófagos noturnos. Algu- mas espécies não possuem asas, e outras possuem dois pa- res, um dos quais é espesso e duro e o outro é membranoso. As tesourinhas possuem peças bucais adaptadas para furar e grandes pinças posteriores. Sofrem metamorfose incom- pleta. Tesourinha Diptera 151.000 Os dípteros têm apenas um par de asas; o segundo par se mo- dificou em órgãos de equilíbrio chamados de halteres. As suas partes bucais são adaptadas para sugar, furar ou lamber. Os dípteros sofrem metamorfose completa. Moscas e mosquitos estão entre os dípteros mais conhecidos, sendo necrófagos, predadores e parasitas. Mosca Hemiptera 85.000 Os hemípteros incluem os percevejos e os barbeiros (insetos de outras ordens são às vezes chamados erroneamente de per- cevejos). Os hemípteros possuem dois pares de asas: um par é parcialmente endurecido e o outro membranoso. Possuem par- tes bucais adaptadas para furar e sugar e sofrem metamorfose completa. Percevejo Hymenoptera 125.000 Formigas, abelhas e vespas são geralmente insetos sociais. Eles possuem dois pares de asas membranosas, uma cabeça móvel e partes bucais adaptadas para mastigar e sugar. As fêmeas de muitas espécies possuem um órgão posterior picador. Os hi- menópteros sofrem metamorfose completa. Vespa assassina de cigarras Isoptera 2.000 Os cupins são insetos sociais cosmopolitas que produzem colônias enormes. Foi estimado que existem cerca de 700 kg de cupins para cada pessoa na Terra! Alguns cupins possuem dois pares de asas membranosas, e outros não possuem asas. Eles se alimentam de madeira com a ajuda de micróbios simbiontes localizados em câmaras especializadas do seu intestino. Cupim Biologia 691 Ordem Número aproximado de espécies Características principais Exemplos Lepidoptera 120.000 Borboletas e mariposas estão entre os insetos mais conhecidos. Possuem dois pares de asas cobertos por pequenas escamas. Para alimentar-se elas projetam uma longa probóscide. A maioria se alimenta de néctar, mas algumas espécies se alimen- tam de outras substâncias, incluindo sangue animal. Borboleta rabo- -de-andorinha Odonata 5.000 Libélulas e donzelinhas possuem dois pares de asas grandes e membranosas. Possuem abdome alongado, olhos grandes e compostos e partes bucais adaptadas para mastigação. Sofrem metamorfose incompleta e são predadores ativos. Libélula Orthoptera 13.000 Gafanhotos, grilos e seus parentes são essencialmente herbívo- ros. Têm grandes patas posteriores adaptadas para saltar, dois pares de asas (um endurecido e um membranoso) e peças bu- cais adaptadas para furar ou mastigar. Os machos geralmente produzem sons de corte ao esfregar algumas partes do corpo, como, por exemplo, a borda das patas posteriores. Os ortópte- ros sofrem metamorfose incompleta. Esperança Phasmatodea 2.600 Bichos-pau e bichos-folha são insetos esquisitos que mimeti- zam plantas. Os ovos de algumas espécies mimetizam semen- tes de plantas nas quais os insetos vivem. Os seus corpos são cilíndricos ou achatados dorsiventralmente. Não possuem asas anteriores; as asas posteriores têm forma de leque. As suas pe- ças bucais são adaptadas para picar ou mastigar. Phthiraptera 2.400 Geralmente chamados de piolhos, esses insetos passam toda a sua vida como ectoparasitas se alimentando nos pelos ou penas de um único hospedeiro. As suas patas, equipadas com tarso em forma de garra, são adaptadas para aderir ao hospedeiro. Não possuem asas e têm olhos reduzidos. Os piolhos sofrem metamorfose incompleta. Piolho humano Siphonaptera 2.400 Pulgas são ectoparasitas sugadores de sangue em aves e ma- míferos. O corpo não possui asas e é comprimido lateralmen- te. As suas patas são modificadas para aderir ao hospedeiro e para dar pulos de longa distância. Sofrem metamorfose completa. Pulga Thysanura 450 Traças são insetos pequenos e sem asas, com corpo achatado e olhosreduzidos. Vivem em folhas em decomposição e sob cas- cas de árvores. Também podem infestar habitações humanas, onde podem se tornar uma praga. Traça Trichoptera 7.100 A larva das moscas d’água vive em córregos, onde elas cons- troem casas a partir de grãos de areia, fragmentos de madeira ou outro material agrupado com seda. Os adultos têm dois pares de asas pilosas e peças bucais adaptadas para mastigar ou lamber. Sofrem metamorfose completa. Mosca d’água Bicho-pau 692 Campbell & Cols. ambientes marinhos e de água doce. Os crustáceos (subfilo Crus- tacea) tipicamente possuem apêndices altamente especializados. Lagostas e lagostins, por exemplo, têm um conjunto de 19 pares de apêndices (ver Figura 33.29). Os apêndices mais anteriores são as antenas; os crustáceos são os únicos artrópodes com dois pares. Três ou mais pares de apêndices são modificados em partes bucais, incluindo as mandíbulas. As patas estão presentes no tórax e, dife- rente dos insetos, os crustáceos também têm apêndices no abdome. Um apêndice perdido pode ser regenerado na próxima muda. Pequenos crustáceos fazem trocas gasosas em pequenas áreas da cutícula; espécies de maior tamanho possuem brânquias. Excre- tas nitrogenadas também se difundem por áreas finas da cutícula, mas um par de glândulas regula o equilíbrio salino da hemolinfa. Os sexos são separados na maioria dos crustáceos. No caso das lagostas e dos lagostins, o macho utiliza um par especializado de apêndices abdominais para transferir os espermatozoides ao poro reprodutivo da fêmea durante a cópula. A maioria dos crustáceos aquáticos passa por um ou mais estágios larvais natantes. Um dos maiores grupos de crustáceos (com aproximadamente 10.000 espécies) é o dos isópodes, que inclui espécies terrestres, de água doce e marinhas. Algumas espécies de isópodes são abundan- tes em hábitats nas profundezas do mar. Entre os isópodes terrestres estão os piolhos da madeira, comuns sob troncos úmidos e folhas. Lagostas, lagostins, caranguejos e camarões são crustáceos re- lativamente grandes chamados de decápodes (Figura 33.38a). A cutícula dos decápodes é endurecida por carbonato de cálcio; a por- ção que cobre o lado dorsal do cefalotórax forma uma armadura chamada de carapaça. A maioria das espécies de decápodes é mari- nha. Lagostins, no entanto, vivem na água doce e alguns carangue- jos tropicais vivem na terra. Muitos crustáceos pequenos são membros importantes das co- munidades planctônicas marinhas e de água doce. Os crustáceos planctônicos incluem muitas espécies de copépodes, que estão en- tre os animais mais numerosos, e também o krill, que atinge apro- ximadamente 5 cm de comprimento (Figura 33.38b). Além de ser uma fonte importante de alimento para baleias sem dentes (incluin- do baleias azuis, jubartes e francas), o krill hoje está sendo retirado em grande quantidade da natureza por humanos para produção de alimentos e fertilizantes. As larvas de muitos crustáceos grandes também são planctônicas. As cracas são um grupo de crustáceos sésseis em sua maio- ria, cuja cutícula modificada vira uma concha endurecida como carbonato de cálcio (Figura 33.38c). A maioria das cracas se ade- re a rochas, cascos de embarcações, pilares e outras superf ícies submersas. O seu adesivo natural é tão forte quanto as colas sin- téticas. As cracas estendem os apêndices para fora de suas cara- paças, a fim de capturar o alimento da água. As cracas não foram reconhecidas como crustáceos até os anos de 1800, quando na- turalistas descobriram que a larva da craca era parecida com as larvas de outros crustáceos. A notável combinação de caracteres exclusivos e de homologias de crustáceos encontradas em cracas serviu de inspiração para Charles Darwin desenvolver a sua teo- ria da evolução. R E V I S à O D O C O N C E I T O 1. No que difere o plano corporal de um nematódeo e de um anelídeo? 2. Em contraste com as nossas maxilas que se movem para cima e para baixo, as partes bucais dos artrópodes se mo- vem de um lado para o outro. Explique essa característica dos artrópodes em termos da origem de suas peças bucais. 3. Descreva duas adaptações que habilitaram os insetos a te- rem sucesso na terra. 4. E SE...? Tradicionalmente, acreditava-se que os anelí- deos e os artrópodes eram relacionados devido a sua seg- mentação corporal. No entanto, dados moleculares indicam que os anelídeos pertencem a um clado (Lophotrochozoa) e os artrópodes a outro (Ecdysozoa). As hipóteses tradicio- nais e moleculares poderiam ser testadas estudando a ex- pressão dos genes Hox que controlam a segmentação do corpo? Explique. Ver as respostas sugeridas no Apêndice A. (a) Os caranguejos-fantasma ou maria-farinha vivem em praias arenosas ao redor do mundo. São principalmente noturnos e se abrigam em buracos durante o dia. (b) Os crustáceos planctônicos conhecidos como camarões krill são consumidos em grandes quantidades por algumas baleias. (c) Os apêndices articulados que se projetam das conchas destas cracas capturam organismos e partículas orgânicas em suspensão na água. Figura 33.38 Crustáceos. Biologia 693 33.5 Os equinodermas e os cordados são deuterostômios Calcarea e Silicea Cnidaria Lophotrochozoa Ecdysozoa Deuterostomia Estrelas-do-mar, ouriços-do-mar e outros equinodermas (filo Echino- dermata) parecem possuir pouco em comum com o filo Chordata, que inclui os vertebrados – ani- mais com coluna vertebral. No entanto, equinodermas e corda- dos compartilham características importantes de um modo deu- terostômio de desenvolvimento, como a clivagem radial e a formação da boca na extremidade do embrião oposta ao blastó- poro (ver Figura 32.9). A sistemática molecular tem reforçado os Deuterostomia como um clado de animais bilatérios. No entanto, as evidências moleculares também indicam que alguns filos de animais com membros que possuem características de desenvol- vimento deuterostômio, incluindo ectoproctos e braquiópodes, não estão no clado deuterostômio (veja o Capítulo 32). Assim, apesar do seu nome, o clado Deuterostomia é definido principal- mente por semelhanças de DNA – não por semelhanças de de- senvolvimento. Equinodermas Estrelas-do-mar e muitos outros equinodermas (do grego echin, com espinhos, e derma, pele) são animais marinhos que se mo- vem devagar ou são sésseis. Uma fina epiderme cobre um exoes- queleto de placas calcárias duras. A maioria dos equinodermas tem elevações pontiagudas do esqueleto e espinhos. Exclusivo dos equinodermas é o sistema vascular aquífero, uma rede de canais hidráulicos que se ramificam em extensões chamadas de pés ambulacrais que atuam na locomoção, na alimentação e em trocas gasosas (Figura 33.39). A reprodução sexuada dos equino- dermas normalmente envolve indivíduos machos e fêmeas sepa- rados, que liberam os seus gametas na água. As partes internas e externas da maioria dos equinodermas adultos se radiam de um centro, frequentemente em forma de cinco raios. No entanto, as larvas dos equinodermas possuem si- metria bilateral. Além disso, a simetria do equinoderma adulto não é exatamente radial. Por exemplo, a abertura (madreporito) do sistema vascular aquífero da estrela-do-mar não é central e sim deslocada lateralmente. Os equinodermas atuais são divididos em seis classes (Ta- bela 33.6; Figura 33.40): Asteroidea (estrelas-do-mar), Ophiu- Estômago Ânus Canal circular Pés ambulacrais Ampola Nervo radial Espinho Brânquias Gônadas Pódio Um pequeno trato digestório se estende da boca sobre a base do disco central até o ânus na parte de cima do disco. A superfície da estrela-do-mar é coberta por espinhos que ajudam na defesa contra predadores e também por pequenas brânquias que promovem trocas gasosas. Cada pé ambulacral consiste em uma ampola em forma de bulbo e de um pódio (porção do pé). Quando a ampola é comprimida, a água vai até o pódio que se expande e toca o substrato. Adesivos químicos são então secretados da base do pódio ese aderem ao substrato. Para soltar o pé ambulacral, substâncias químicas antiadesivas são secretadas e os músculos do pódio se contraem, forçando a água a entrar na ampola e encurtando o tamanho do pódio. À medida que se locomove, uma estrela-do-mar deixa “pegadas” de material adesivo no substrato. Canal radial. O sistema vascular aquífero consiste em um canal circular no disco central e cinco canais radiais, cada um se estendendo por uma reentrância por todo o comprimento do braço. Centenas de pés musculares ocos, repletos de líquido, se ramificam de cada canal radial. Glândulas digestivas secretam sucos digestivos e auxiliam na absorção e no armazenamento de nutrientes. Madreporito. A água pode fluir para dentro ou para fora do sistema vascular aquífero e para o meio externo através do madreporito. Disco central. O disco central tem um anel nervoso e cordões nervosos que se radiam do anel até os braços. Figura 33.39 Anatomia de uma estrela-do-mar, um equinoderma. 694 Campbell & Cols. roidea (estrelas-serpente), Echinoidea (ouriços-do-mar e bolachas-do-mar), Crinoidea (crinoides e lírios-do-mar), Ho- lothuroidea (pepinos-do-mar) e Concentricycloidea (margari- das-do-mar). Estrelas-do-mar As estrelas-do-mar possuem braços múltiplos partindo de um disco central cuja superf ície inferior possui pés ambulacrais. Por uma combinação de ações musculares e químicas, os pés ambu- lacrais podem aderir ou se separar do substrato. A estrela-do-mar se adere firmemente a rochas ou se arrasta por elas à medida que os pés ambulacrais se estendem, agarram, soltam, estendem-se e agarram-se novamente. Embora a base do pé ambulacral da estrela-do-mar seja um disco achatado semelhante a ventosas, a ação de prender resulta de químicos adesivos e não de sucção (ver Figura 33.39). As estrelas-do-mar também utilizam os pés am- bulacrais para segurar presas como mariscos e ostras. Os braços das estrelas-do-mar abraçam o bivalve fechado, segurando firme com os pés ambulacrais. A estrela-do-mar então expele parte do seu estômago pela boca e o insere pela abertura estreita entre as metades da concha dos bivalves. O sistema digestivo da estre- la-do-mar secreta sucos que iniciam a digestão do corpo mole do molusco dentro de sua própria concha. Estrelas-do-mar e alguns outros equinodermas têm con- siderável poder de regeneração. Os braços perdidos das estre- las-do-mar podem crescer novamente, e o corpo de espécies de um gênero consegue se regenerar a partir de um único braço se parte do disco central permanecer agregado. Estrelas-serpente As estrelas-serpente têm disco central longo e braços flexíveis. Elas se movem principalmente batendo os braços em movimentos ser- pentiformes. A base do pé ambulacral das estrelas-serpente não possui o disco achatado encontrado nas estrelas-do-mar, mas secre- ta adesivos químicos. Do mesmo modo que as estrelas-do-mar e ou- tros equinodermas, as estrelas-serpente podem utilizar o pé ambu- lacral para se prender ao substrato. Algumas espécies se alimentam de partículas em suspensão, outras são predadores ou necrófagos. Ouriços-do-mar e bolachas-do-mar Ouriços-do-mar e bolachas-do-mar não têm braços, mas pos- suem cinco fileiras de pés ambulacrais que proporcionam um movimento lento. Os ouriços-do-mar também possuem múscu- los para girar os longos espinhos que auxiliam na locomoção e proteção. A boca do ouriço-do-mar é circundada por estruturas semelhantes a mandíbulas altamente complexas, adaptadas para comer algas marinhas. Os ouriços-do-mar são arredondados; as bolachas-do-mar são discos achatados. Lírios-do-mar Os lírios-do-mar vivem aderidos ao substrato por um pedúnculo; algumas espécies se arrastam utilizando braços longos e flexíveis. Todas as espécies utilizam os braços para se alimentar de partícu- las em suspensão. Os braços circundam a boca voltada para cima, para longe do substrato. A classe Crinoidea é uma classe primi- tiva cuja evolução tem sido bastante conservativa; lírios-do-mar fossilizados há aproximadamente 500 milhões de anos são extre- mamente parecidos com os membros atuais da classe. Pepinos-do-mar Com um olhar desatento, os pepinos-do-mar não se parecem muito com outros equinodermas. Não possuem espinhos, e o seu endoesqueleto é muito reduzido. Também são alongados no seu eixo oral-aboral, o que lhe dá a forma de onde deriva o seu nome e também mascara a relação existente com estrelas-do-mar e ou- riços-do-mar. Um exame mais detalhado, no entanto, revela que os pepinos-do-mar têm cinco linhas de pés ambulacrais. Alguns desses pés estão localizados ao redor da boca e se transforma em tentáculos utilizados para a alimentação. Margaridas-do-mar As margaridas-do-mar foram descobertas em 1986. Apenas três espécies são conhecidas (uma perto da Nova Zelândia, a segunda nas Bahamas e a terceira no Pacífico Norte). Todas vivem em ma- deira submersa. O corpo de uma margarida-do-mar não possui braços. Tem forma típica de disco e organização em cinco lados; mede menos que um centímetro em diâmetro. A borda do cor- po é recoberta por pequenos espinhos. As margaridas-do-mar absorvem nutrientes através de uma membrana que circunda o corpo. A relação das margaridas-do-mar com os outros equino- dermas permanece desconhecida; alguns sistematas consideram as margaridas-do-mar o grupo irmão das estrelas-do-mar. Tabela 33.6 Classes do Filo Echinodermata Classes e exemplos Características principais Asteroidea (estrelas-do-mar; ver Figura 33.39 e 33.40a) Corpo em forma de estrela com braços múltiplos; boca voltada ao substrato Ophiuroidea (estrelas-ser- pente; ver Figura 33.40b) Disco central distinto; braços longos e flexíveis; sistema digestivo incompleto Echinoidea (ouriços-do-mar, bolachas-do-mar; ver Figura 33.40c) Aproximadamente esférico ou em for- ma de disco; sem braços; cinco linhas de pés ambulacrais que proporcionam um movimento lento; boca circunda- da por uma estrutura complexa seme- lhante a uma maxila Crinoidea (crinoides e lírios-do-mar; ver Figura 33.40d) Braços plumosos ao redor da boca direcionada para cima; alimentam-se de partículas em suspensão Holothuroidea (pepi- nos-do-mar; ver Figura 33.40e) Corpo em forma de pepino; cinco linhas de pés ambulacrais; pés ambu- lacrais ao redor da boca são modifi- cados em tentáculos que auxiliam na alimentação; esqueleto reduzido; sem espinhos Concentricycloidea (mar- garidas-do-mar; ver Figura 33.40f) Sem braços; corpo em forma de disco anelado com pequenos espinhos; sistema digestivo incompleto; vivem sobre madeira submersa.