Informations

15.6 : Vertébrés - Biologie

15.6 : Vertébrés - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Les vertébrés comptent parmi les organismes les plus reconnaissables du règne animal (figure 15.6.1). Plus de 62 000 espèces de vertébrés ont été identifiées. Les espèces de vertébrés qui vivent actuellement ne représentent qu'une petite partie des vertébrés qui ont existé. Les vertébrés éteints les plus connus sont les dinosaures, un groupe unique de reptiles, atteignant des tailles jamais vues auparavant ou depuis chez les animaux terrestres. Ils ont été les animaux terrestres dominants pendant 150 millions d'années, jusqu'à ce qu'ils s'éteignent vers la fin du Crétacé lors d'une extinction massive. On en sait beaucoup sur l'anatomie des dinosaures, étant donné la préservation de leurs éléments squelettiques dans les archives fossiles.

Des poissons

Les poissons modernes comprennent environ 31 000 espèces. Les poissons étaient les premiers vertébrés, et les poissons sans mâchoire étaient les premiers d'entre eux. Les poissons sans mâchoire - les myxines et les lamproies d'aujourd'hui - ont un crâne distinct et des organes sensoriels complexes, y compris des yeux, les distinguant des chordés invertébrés. Les poissons à mâchoires ont évolué plus tard et sont aujourd'hui extrêmement diversifiés. Les poissons sont des mangeurs actifs, plutôt que des mangeurs de suspension sessiles.

Poissons sans mâchoire

Les poissons sans mâchoire sont des craniates (qui comprennent tous les groupes de cordés à l'exception des tuniciers et des lancelets) qui représentent une ancienne lignée de vertébrés apparue il y a plus d'un demi-milliard d'années. Certains des premiers poissons sans mâchoire étaient les ostracodermes (qui se traduit par « peau de coquille »). Les ostracodermes, aujourd'hui disparus, étaient des poissons vertébrés enfermés dans une armure osseuse, contrairement aux poissons sans mâchoires actuels, qui manquent d'os dans leurs écailles.

Le clade Myxini comprend 67 espèces de myxines. Les myxines sont des charognards ressemblant à des anguilles qui vivent au fond de l'océan et se nourrissent d'invertébrés morts, d'autres poissons et de mammifères marins (figure 15.6.2une). Les myxines sont entièrement marines et se trouvent dans les océans du monde entier, à l'exception des régions polaires. Une caractéristique unique de ces animaux est les glandes visqueuses sous la peau qui sont capables de libérer une quantité extraordinaire de mucus à travers les pores de surface. Ce mucus peut permettre à la myxine de s'échapper de l'emprise des prédateurs. Les myxines sont connues pour pénétrer dans le corps d'organismes morts ou mourants pour les dévorer de l'intérieur.

Le squelette d'une myxine est composé de cartilage, qui comprend une notocorde cartilagineuse, qui s'étend sur toute la longueur du corps, et d'un crâne. Cette notocorde soutient le corps du poisson. Bien qu'elles soient craniates, les myxines ne sont pas des vertébrés, car elles ne remplacent pas la notocorde par une colonne vertébrale au cours du développement, comme le font les vertébrés.

Le clade Petromyzontidae comprend environ 40 espèces de lamproies. Les lamproies sont semblables aux myxines en taille et en forme; cependant, les lamproies ont un cerveau et des vertèbres incomplètes. Les lamproies manquent d'appendices et d'os appariés, tout comme les myxines. À l'âge adulte, les lamproies se caractérisent par une bouche suceuse dentée en forme d'entonnoir. Certaines espèces sont parasites à l'âge adulte, se fixant et se nourrissant des fluides corporels des poissons (Figure 15.6.2b). La plupart des espèces vivent en liberté.

Les lamproies vivent principalement dans les eaux côtières et douces et ont une répartition mondiale dans les régions tempérées. Toutes les espèces fraient en eau douce. Les œufs sont fécondés à l'extérieur et les larves sont nettement différentes de la forme adulte, passant de 3 à 15 ans en suspension. Une fois arrivés à maturité sexuelle, les adultes se reproduisent et meurent en quelques jours. Les lamproies ont une notocorde à l'âge adulte.

Poissons à mâchoires

Les gnathostomes ou « bouches à mâchoires » sont des vertébrés dotés de mâchoires et comprenant à la fois des poissons cartilagineux et osseux. L'un des développements les plus importants de l'évolution des vertébrés précoces a été l'origine de la mâchoire, qui est une structure articulée attachée au crâne qui permet à un animal de saisir et de déchirer sa nourriture. L'évolution des mâchoires a permis aux premiers gnathostomes d'exploiter des ressources alimentaires qui n'étaient pas disponibles pour les poissons sans mâchoires.

Le clade Chondrichthyes, les poissons cartilagineux, est diversifié, composé de requins (Figure 15.6.3une), les raies et les raies, ainsi que les poissons-scies et quelques dizaines d'espèces de poissons appelées chimères, ou des requins fantômes. Les chondrichthyes ont des nageoires appariées et un squelette fait de cartilage. Ce clade est né il y a environ 370 millions d'années au Dévonien moyen. On pense qu'ils descendent d'un groupe éteint qui avait un squelette fait d'os ; ainsi, le squelette cartilagineux des Chondrichthyes est un développement ultérieur. Certaines parties du squelette du requin sont renforcées par des granules de carbonate de calcium, mais ce n'est pas la même chose que l'os.

La plupart des poissons cartilagineux vivent dans des habitats marins, quelques espèces vivant en eau douce pendant une partie ou la totalité de leur vie. La plupart des requins sont des carnivores qui se nourrissent de proies vivantes, soit en les avalant en entier, soit en utilisant leurs mâchoires et leurs dents pour les déchirer en petits morceaux. Les dents de requin ont probablement évolué à partir des écailles dentelées qui recouvrent leur peau. Certaines espèces de requins et de raies sont des suspensivores qui se nourrissent de plancton.

Les requins ont des organes sensoriels bien développés qui les aident à localiser leurs proies, y compris un sens aigu de l'odorat et de l'électroréception, ce dernier étant peut-être le plus sensible de tous les animaux. Des organes appelés ampoules de Lorenzini permettent aux requins de détecter les champs électromagnétiques produits par tous les êtres vivants, y compris leurs proies. L'électroréception n'a été observée que chez les animaux aquatiques ou amphibies. Les requins, ainsi que la plupart des poissons, ont également un organe sensoriel appelé ligne latérale, qui est utilisé pour détecter les mouvements et les vibrations dans l'eau environnante, et un sens qui est souvent considéré comme homologue à « l'ouïe » chez les vertébrés terrestres. La ligne latérale est visible sous la forme d'une bande plus foncée qui s'étend sur toute la longueur du corps du poisson.

Les requins se reproduisent sexuellement et les œufs sont fécondés à l'intérieur. La plupart des espèces sont ovovivipares, c'est-à-dire que l'œuf fécondé est retenu dans l'oviducte du corps de la mère et que l'embryon est nourri par le jaune d'œuf. Les œufs éclosent dans l'utérus et les jeunes naissent vivants et pleinement fonctionnels. Certaines espèces de requins sont ovipares : ils pondent des œufs qui éclosent à l'extérieur du corps de la mère. Les embryons sont protégés par un étui à œufs de requin ou « sac à main de sirène » qui a la consistance du cuir. L'étui à œufs de requin a des tentacules qui s'accrochent aux algues et donnent au nouveau-né une couverture de requin. Quelques espèces de requins sont vivipares, c'est-à-dire que les jeunes se développent dans le corps de la mère et qu'elle donne naissance à un enfant vivant.

Les raies et les raies comprennent plus de 500 espèces et sont étroitement apparentées aux requins. Ils se distinguent des requins par leur corps aplati, leurs nageoires pectorales élargies et soudées à la tête et leurs fentes branchiales sur leur face ventrale (Figure 15.6.3b). Comme les requins, les raies et les raies ont un squelette cartilagineux. La plupart des espèces sont marines et vivent au fond de la mer, avec une répartition presque mondiale.

Poissons osseux

Les membres du clade Osteichthyes, ou poissons osseux, sont caractérisés par un squelette osseux. La grande majorité des poissons actuels appartiennent à ce groupe, qui comprend environ 30 000 espèces, ce qui en fait la plus grande classe de vertébrés existant aujourd'hui.

Presque tous les poissons osseux ont un squelette ossifié avec des cellules osseuses spécialisées (ostéocytes) qui produisent et maintiennent une matrice de phosphate de calcium. Cette caractéristique n'est revenue que dans quelques groupes d'Osteichthyes, tels que les esturgeons et les polyodons, qui ont principalement des squelettes cartilagineux. La peau des poissons osseux est souvent recouverte d'écailles qui se chevauchent et les glandes de la peau sécrètent du mucus qui réduit la traînée lors de la nage et aide le poisson à s'osmoréguler. Comme les requins, les poissons osseux ont un système de ligne latérale qui détecte les vibrations dans l'eau. Contrairement aux requins, certains poissons osseux dépendent de leur vue pour localiser leurs proies. Les poissons osseux sont également inhabituels en ce qu'ils possèdent des cellules gustatives dans la région de la tête et du tronc du corps qui leur permettent de détecter des concentrations extrêmement faibles de molécules dans l'eau.

Tous les poissons osseux, comme les poissons cartilagineux, utilisent des branchies pour respirer. L'eau est aspirée sur des branchies situées dans des chambres couvertes et ventilées par un rabat musculaire protecteur appelé opercule. Contrairement aux requins, les poissons osseux ont une vessie natatoire, un organe rempli de gaz qui aide à contrôler la flottabilité du poisson. Les poissons osseux sont divisés en deux clades avec des membres vivants : Actinopterygii (poissons à nageoires rayonnées) et Sarcoptérygii (poissons à nageoires lobées).

Les poissons à nageoires rayonnées comprennent de nombreux poissons familiers : le thon, l'achigan, la truite et le saumon (Figure 15.6.4une), entre autres. Les poissons à nageoires rayonnées tirent leur nom de la forme de leurs nageoires, des toiles de peau soutenues par des épines osseuses appelées rayons. En revanche, les nageoires des poissons à nageoires lobées sont charnues et soutenues par des os (Figure 15.6.4b). Les membres vivants des poissons à nageoires lobées comprennent les poissons poumons moins familiers et le coelacanthe.

Amphibiens

Les amphibiens sont des tétrapodes vertébrés. Les amphibiens comprennent les grenouilles, les salamandres et les caeciliens. Le terme amphibien signifie « double vie », ce qui fait référence à la métamorphose que subissent de nombreuses grenouilles du têtard à l'adulte et au mélange d'environnements aquatiques et terrestres au cours de leur cycle de vie. Les amphibiens ont évolué au Dévonien et ont été les premiers tétrapodes terrestres.

En tant que tétrapodes, la plupart des amphibiens sont caractérisés par quatre membres bien développés, bien que certaines espèces de salamandres et tous les céciliens ne possèdent que des membres vestigiaux. Une caractéristique importante des amphibiens existants est une peau humide et perméable, obtenue par les glandes muqueuses. La peau humide permet l'échange d'oxygène et de dioxyde de carbone avec l'environnement, un processus appelé respiration cutanée. Toutes les espèces d'amphibiens adultes vivants sont carnivores et certains amphibiens terrestres ont une langue collante qui est utilisée pour capturer leurs proies.

Diversité des amphibiens

Les amphibiens comprennent environ 6 500 espèces existantes qui habitent les régions tropicales et tempérées du monde entier. Les amphibiens peuvent être divisés en trois clades : les Urodèles (« à queue »), les salamandres et les tritons ; Anura (« sans queue »), les grenouilles et les crapauds ; et Apoda ("les sans jambes"), les céciliens.

Salamandres vivantes (Figure 15.6.5une) comprennent environ 500 espèces, dont certaines sont aquatiques, d'autres terrestres et certaines qui ne vivent sur terre qu'à l'âge adulte. Les salamandres adultes ont généralement un plan corporel tétrapode généralisé avec quatre membres et une queue. Certaines salamandres n'ont pas de poumons et la respiration se fait par la peau ou les branchies externes. Certaines salamandres terrestres ont des poumons primitifs; quelques espèces ont à la fois des branchies et des poumons.

CONCEPT EN ACTION

Regardez cette vidéo sur une espèce de salamandre inhabituellement grande.

Grenouilles (Figure 15.6.5b) sont le groupe d'amphibiens le plus diversifié, avec environ 5 000 espèces qui vivent sur tous les continents, à l'exception de l'Antarctique. Les grenouilles ont un plan corporel plus spécialisé que celui de la salamandre pour se déplacer sur terre. Les grenouilles adultes utilisent leurs membres postérieurs pour sauter plusieurs fois la longueur de leur corps sur terre. Les grenouilles ont un certain nombre de modifications qui leur permettent d'éviter les prédateurs, y compris la peau qui agit comme camouflage et les produits chimiques défensifs qui sont toxiques pour les prédateurs sécrétés par les glandes de la peau.

Les œufs de grenouille sont fécondés à l'extérieur, car ils sont pondus dans des environnements humides. Les grenouilles présentent une gamme de comportements parentaux, certaines espèces faisant peu attention aux espèces qui portent des œufs et des têtards sur leurs pattes arrière ou leur dos. Le cycle de vie se compose de deux étapes : le stade larvaire suivi d'une métamorphose en un stade adulte. Le stade larvaire d'une grenouille, le têtard, est souvent un herbivore filtreur. Les têtards ont généralement des branchies, un système de lignes latérales, des queues à longues nageoires, mais pas de membres. À la fin du stade de têtard, les grenouilles subissent une métamorphose progressive vers la forme adulte. Au cours de cette étape, les branchies et le système de lignes latérales disparaissent et quatre membres se développent. Les mâchoires deviennent plus grandes et conviennent à l'alimentation des carnivores, et le système digestif se transforme en l'intestin court typique d'un prédateur. Un tympan et des poumons respiratoires se développent également. Ces changements au cours de la métamorphose permettent aux larves de se déplacer sur terre au stade adulte (Figure 15.6.6).

Les caeciliens comprennent environ 185 espèces. Ils n'ont pas de membres externes et ressemblent à des vers de terre géants. Ils habitent le sol et se trouvent principalement dans les tropiques d'Amérique du Sud, d'Afrique et d'Asie du Sud où ils sont adaptés à un mode de vie enfouissant dans le sol et sont presque aveugles. Contrairement à la plupart des autres amphibiens qui se reproduisent dans ou près de l'eau, la reproduction dans un habitat de sol plus sec signifie que les céciliens doivent utiliser la fertilisation interne, et la plupart des espèces donnent naissance à des jeunes vivants (Figure 15.6.7).

Reptiles et oiseaux

Les amniotes - reptiles, oiseaux et mammifères - se distinguent des amphibiens par leur œuf (coquille) adapté à la terre et un embryon protégé par des membranes amniotiques. L'évolution des membranes amniotiques a permis aux embryons d'amniotes de se développer dans un environnement aquatique à l'intérieur de l'œuf. Cela a conduit à moins de dépendance à l'égard d'un environnement aquatique pour le développement et a permis aux amniotes d'envahir les zones plus sèches. Il s'agissait d'un changement évolutif important qui les distinguait des amphibiens, qui étaient limités aux environnements humides en raison de leurs œufs sans coquille. Bien que les coquilles des diverses espèces amniotiques varient considérablement, elles permettent toutes la rétention d'eau. Les membranes de l'œuf amniotique permettaient également les échanges gazeux et la séquestration des déchets à l'intérieur de l'enceinte d'une coquille d'œuf. Les coquilles des œufs d'oiseaux sont composées de carbonate de calcium et sont dures et cassantes, mais possèdent des pores pour l'échange de gaz et d'eau. Les coquilles des œufs de reptiles sont plus coriaces et souples. La plupart des mammifères ne pondent pas d'œufs; cependant, même avec la gestation interne, les membranes amniotiques sont toujours présentes.

Dans le passé, la division la plus courante des amniotes était en classes Mammalia, Reptilia et Aves. Les oiseaux descendent, cependant, des dinosaures, donc ce schéma classique aboutit à des groupes qui ne sont pas de vrais clades. Nous discuterons des oiseaux en tant que groupe distinct des reptiles, étant entendu que cela ne reflète pas l'histoire de l'évolution.

Reptiles

Les reptiles sont des tétrapodes. Les reptiles sans membres - les serpents - peuvent avoir des membres vestigiaux et, comme les caeciliens, sont classés comme tétrapodes car ils descendent d'ancêtres à quatre membres. Les reptiles pondent des œufs écalés sur terre. Même les reptiles aquatiques, comme les tortues marines, retournent sur terre pour pondre leurs œufs. Ils se reproduisent généralement par voie sexuée avec fécondation interne. Certaines espèces présentent une ovoviviparité, les œufs restant dans le corps de la mère jusqu'à ce qu'ils soient prêts à éclore. D'autres espèces sont vivipares, avec la progéniture née vivante.

L'une des principales adaptations qui ont permis aux reptiles de vivre sur terre était le développement de leur peau écailleuse, contenant la protéine kératine et les lipides cireux, qui empêchaient la perte d'eau de la peau. Cette peau occlusive signifie que les reptiles ne peuvent pas utiliser leur peau pour respirer, comme les amphibiens, et donc tous doivent respirer avec les poumons. De plus, les reptiles conservent une eau corporelle précieuse en excrétant de l'azote sous forme de pâte d'acide urique. Ces caractéristiques, ainsi que l'œuf amniotique à coquille, ont été les principales raisons pour lesquelles les reptiles ont réussi à coloniser une variété d'habitats terrestres loin de l'eau.

Les reptiles sont des ectothermes, c'est-à-dire des animaux dont la principale source de chaleur corporelle provient de l'environnement. Des manœuvres comportementales, comme se prélasser pour se chauffer, ou chercher de l'ombre ou des terriers pour se rafraîchir, l'aident à réguler sa température corporelle,

La classe Reptilia comprend diverses espèces classées en quatre clades vivants. Ce sont les Crocodilia, Sphenodontia, Squamata et Testudines.

Le Crocodilia («petit lézard») est apparu il y a environ 84 millions d'années et les espèces vivantes comprennent les alligators, les crocodiles et les caïmans. Crocodiliens (Figure 15.6.8une) vivent dans toutes les régions tropicales d'Afrique, d'Amérique du Sud, du sud-est des États-Unis, d'Asie et d'Australie. Ils se trouvent dans des habitats d'eau douce, tels que les rivières et les lacs, et passent la plupart de leur temps dans l'eau. Certaines espèces sont capables de se déplacer sur terre en raison de leur posture semi-dressée.

La Sphenodontia (« dent en coin ») est apparue à l'ère mésozoïque et ne comprend qu'un seul genre vivant, Tuatara, avec deux espèces que l'on trouve en Nouvelle-Zélande. Il existe de nombreuses espèces fossiles remontant à la période triasique (il y a 250 à 200 millions d'années). Bien que les tuataras ressemblent à des lézards, ils sont anatomiquement distincts et partagent des caractéristiques que l'on trouve chez les oiseaux et les tortues.

Squamata (« écailleux ») est apparu à la fin du Permien ; les espèces vivantes comprennent les lézards et les serpents, qui sont le plus grand clade de reptiles existant (Figure 15.6.8b). Les lézards diffèrent des serpents par leurs quatre membres, leurs paupières et leurs oreilles externes, qui manquent aux serpents. Les espèces de lézards varient en taille, des caméléons et geckos de quelques centimètres de long au dragon de Komodo, qui mesure environ 3 mètres de long.

On pense que les serpents sont descendus de lézards fouisseurs ou de lézards aquatiques il y a plus de 100 millions d'années (Figure 15.6.8c). Les serpents comprennent environ 3 000 espèces et se trouvent sur tous les continents, à l'exception de l'Antarctique. Leur taille varie de serpents filés de 10 centimètres de long aux pythons et anacondas de 7,5 mètres de long. Tous les serpents sont carnivores et mangent de petits animaux, des oiseaux, des œufs, des poissons et des insectes.

Les tortues sont membres du clade Testudines (« ayant une carapace ») (Figure 15.6.8). Les tortues se caractérisent par une carapace osseuse ou cartilagineuse, constituée de la carapace sur le dos et du plastron sur la face ventrale, qui se développe à partir des côtes. Les tortues sont apparues il y a environ 200 millions d'années, avant les crocodiles, les lézards et les serpents. Les tortues pondent des œufs sur terre, bien que de nombreuses espèces vivent dans ou près de l'eau. La taille des tortues varie de la tortue padloper mouchetée à 8 centimètres (3,1 pouces) à la tortue luth à 200 centimètres (plus de 6 pieds). Le terme «tortue» est parfois utilisé pour décrire uniquement les espèces de Testudines qui vivent dans la mer, les termes «tortue» et «tortue» étant utilisés pour désigner les espèces qui vivent sur terre et en eau douce, respectivement.

Des oiseaux

Les données suggèrent maintenant que les oiseaux appartiennent au clade des reptiles, mais ils présentent un certain nombre d'adaptations uniques qui les distinguent. Contrairement aux reptiles, les oiseaux sont endothermiques, ce qui signifie qu'ils génèrent leur propre chaleur corporelle par le biais de processus métaboliques. La caractéristique la plus distinctive des oiseaux est leurs plumes, qui sont des écailles reptiliennes modifiées. Les oiseaux ont plusieurs types de plumes qui sont spécialisés pour des fonctions spécifiques, comme les plumes de contour qui rationalisent l'extérieur de l'oiseau et les plumes de duvet à structure lâche qui isolent (Figure 15.6.9une).

Les plumes permettaient non seulement aux premiers oiseaux de planer, et finalement de s'engager dans un vol battant, mais elles isolaient le corps de l'oiseau, aidant au maintien de l'endothermie, même à des températures plus fraîches. Alimenter un animal volant nécessite d'économiser sur le poids transporté. À mesure que le poids corporel augmente, la production musculaire et le coût énergétique requis pour voler augmentent. Les oiseaux ont apporté plusieurs modifications pour réduire le poids corporel, y compris des os creux ou pneumatiques (Figure 15.6.9b) avec des espaces aériens qui peuvent être reliés à des sacs aériens et des entretoises réticulées à l'intérieur de leurs os pour fournir un renforcement structurel. Des parties du squelette vertébral et de la boîte crânienne sont fusionnées pour augmenter sa force tout en allégeant son poids. La plupart des espèces d'oiseaux ne possèdent qu'un ovaire plutôt que deux, et aucun oiseau vivant n'a de dents dans la mâchoire, ce qui réduit encore la masse corporelle.

Les oiseaux possèdent un système de sacs aériens partant de leurs voies respiratoires primaires qui détournent le trajet de l'air afin qu'il passe unidirectionnellement à travers les poumons, à la fois pendant l'inspiration et l'expiration. Contrairement aux poumons des mammifères dans lesquels l'air circule dans les deux directions lors de l'inspiration et de l'expiration, l'air circule en continu dans les poumons de l'oiseau pour fournir un système d'échange gazeux plus efficace.

Mammifères

Les mammifères sont des vertébrés dont les poils et les glandes mammaires servent à nourrir leurs petits. Certaines caractéristiques de la mâchoire, du squelette, de la peau et de l'anatomie interne sont également uniques aux mammifères. La présence de poils est l'une des caractéristiques clés d'un mammifère. Bien qu'il ne soit pas très étendu dans certains groupes, comme les baleines, le poil a de nombreuses fonctions importantes pour les mammifères. Les mammifères sont endothermiques et les poils fournissent une isolation en emprisonnant une couche d'air près du corps pour retenir la chaleur métabolique. Les cheveux servent également de mécanisme sensoriel à travers des poils spécialisés appelés vibrisses, mieux connus sous le nom de moustaches. Ceux-ci s'attachent aux nerfs qui transmettent les informations tactiles, ce qui est particulièrement utile pour les mammifères nocturnes ou fouisseurs. Les cheveux peuvent également fournir une coloration protectrice.

La peau des mammifères comprend des glandes sécrétoires aux fonctions diverses. Les glandes sébacées produisent un mélange lipidique appelé sébum qui est sécrété sur les cheveux et la peau pour la résistance à l'eau et la lubrification. Les glandes sébacées sont situées sur la majeure partie du corps. Les glandes sudorifères produisent de la sueur et de l'odeur, qui fonctionnent respectivement dans la thermorégulation et la communication. Les glandes mammaires produisent du lait qui est utilisé pour nourrir les nouveau-nés. Alors que les mâles monotrèmes et eutherians possèdent des glandes mammaires, les marsupiaux mâles n'en ont pas.

Le système squelettique des mammifères possède des caractéristiques uniques qui les différencient des autres vertébrés. La plupart des mammifères ont des dents hétérodontes, ce qui signifie qu'ils ont différents types et formes de dents qui leur permettent de se nourrir de différents types d'aliments. Ces différents types de dents comprennent les incisives, les canines, les prémolaires et les molaires. Les deux premiers types sont destinés à la coupe et au déchirement, tandis que les deux derniers types sont destinés au concassage et au broyage. Différents groupes ont des proportions différentes de chaque type, en fonction de leur régime alimentaire. La plupart des mammifères sont également des diphyodontes, ce qui signifie qu'ils ont deux séries de dents au cours de leur vie : les dents de lait ou « de bébé » et les dents permanentes. Chez d'autres vertébrés, les dents peuvent être remplacées tout au long de la vie.

Les mammifères modernes sont divisés en trois grands groupes : les monotrèmes, les marsupiaux et les eutheriens (ou mammifères placentaires). Les eutherians, ou mammifères placentaires, et les marsupiaux sont appelés collectivement mammifères therians, tandis que les monotrèmes sont appelés métatherians.

Il existe trois espèces vivantes de monotrèmes : l'ornithorynque et deux espèces d'échidnés, ou fourmiliers épineux (figure 15.6.10). L'ornithorynque et une espèce d'échidné se trouvent en Australie, tandis que l'autre espèce d'échidné se trouve en Nouvelle-Guinée. Les monotrèmes sont uniques parmi les mammifères, car ils pondent des œufs coriaces, semblables à ceux des reptiles, plutôt que de donner naissance à des petits vivants. Cependant, les œufs sont retenus dans l'appareil reproducteur de la mère jusqu'à ce qu'ils soient presque prêts à éclore. Une fois que les jeunes éclosent, la femelle commence à sécréter du lait par les pores d'une crête de tissu mammaire le long de la face ventrale de son corps. Comme les autres mammifères, les monotrèmes sont endothermiques mais régulent la température corporelle un peu plus bas (90 °F, 32 °C) que les mammifères placentaires (98 °F, 37 °C). Comme les reptiles, les monotrèmes ont une ouverture postérieure pour les produits urinaires, fécaux et reproducteurs, plutôt que trois ouvertures séparées comme le font les mammifères placentaires. Les monotrèmes adultes n'ont pas de dents.

Les marsupiaux se trouvent principalement en Australie et dans les îles voisines, bien qu'environ 100 espèces d'opossums et quelques espèces de deux autres familles se trouvent dans les Amériques. Les marsupiaux australiens comptent plus de 230 espèces et comprennent le kangourou, le koala, le bandicoot et le diable de Tasmanie (figure 15.6.11). La plupart des espèces de marsupiaux possèdent une poche dans laquelle les jeunes résident après la naissance, reçoivent du lait et continuent à se développer. Avant la naissance, les marsupiaux ont une connexion placentaire moins complexe et les jeunes naissent beaucoup moins développés que chez les mammifères placentaires.


Graphique 15.6.11: Le diable de Tasmanie est l'un des nombreux marsupiaux originaires d'Australie. (crédit : Wayne McLean)

Les eutherians sont les mammifères les plus répandus, présents dans le monde entier. Il existe plusieurs groupes d'euthériens, dont les Insectivora, les mangeurs d'insectes ; Edentata, les fourmiliers édentés ; Rodentia, les rongeurs ; Chiroptères, les chauves-souris ; Les cétacés, les mammifères aquatiques dont les baleines ; Carnivores, mammifères carnivores, y compris les chiens, les chats et les ours ; et les primates, qui comprennent les humains. Les mammifères eutheriens sont parfois appelés mammifères placentaires, car toutes les espèces ont un placenta complexe qui relie le fœtus à la mère, permettant l'échange de gaz, de fluides, de déchets et de nutriments. Alors que d'autres mammifères peuvent posséder un placenta moins complexe ou avoir brièvement un placenta, tous les eutherians ont un placenta complexe pendant la gestation.

Primates

L'ordre des primates de la classe Mammalia comprend les lémuriens, les tarsiers, les singes et les grands singes, qui comprennent les humains. Les primates non humains vivent principalement dans les régions tropicales ou subtropicales d'Amérique du Sud, d'Afrique et d'Asie. Leur taille varie du lémurien souris à 30 grammes (1 once) au gorille des montagnes à 200 kilogrammes (441 livres). Les caractéristiques et l'évolution des primates nous intéressent particulièrement car elles nous permettent de comprendre l'évolution de notre propre espèce.

Toutes les espèces de primates ont des adaptations pour grimper aux arbres, car elles descendent toutes des habitants des arbres, bien que toutes les espèces ne soient pas arboricoles. Cet héritage arboricole des primates a donné lieu à des mains et des pieds adaptés pour la brachiation, ou pour grimper et se balancer dans les arbres. Ces adaptations comprennent, sans s'y limiter 1) une articulation de l'épaule rotative, 2) un gros orteil largement séparé des autres orteils et des pouces largement séparés des doigts (sauf les humains), qui permettent de saisir les branches, et 3 ) vision stéréoscopique, deux champs visuels qui se chevauchent, ce qui permet la perception de la profondeur nécessaire pour mesurer la distance. Les autres caractéristiques des primates sont des cerveaux plus gros que ceux de nombreux autres mammifères, des griffes qui ont été modifiées en ongles aplatis, généralement un seul petit par grossesse, et une tendance à tenir le corps droit.

L'ordre des primates est divisé en deux groupes : les prosimiens et les anthropoïdes. Les prosimiens comprennent les bébés de la brousse d'Afrique, les lémuriens de Madagascar et les loris, les pottos et les tarsiers d'Asie du Sud-Est. Les anthropoïdes comprennent les singes, les petits singes et les grands singes (figure 15.6.12). En général, les prosimiens ont tendance à être nocturnes, de plus petite taille que les anthropoïdes et ont un cerveau relativement plus petit que les anthropoïdes.


Figure 15.6.12: Les primates peuvent être divisés en prosimiens, comme le (a) lémurien, et en anthropoïdes. Les anthropoïdes comprennent les singes, tels que (b) le singe hurleur; les petits singes, tels que le (c) gibbon; et les grands singes, tels que (d) le chimpanzé, (e) le bonobo, (f) le gorille et (g) l'orang-outan. (crédit a : modification du travail par Frank Vassen ; crédit b : modification du travail par Xavi Talleda ; crédit d : modification du travail par Aaron Logan ; crédit e : modification du travail par Trisha Shears ; crédit f : modification du travail par Dave Proffer ; crédit g : modification de l'œuvre de Julie Langford)

Résumé de la section

Les premiers vertébrés qui ont divergé des cordés d'invertébrés étaient les poissons sans mâchoire. Les lamproies se caractérisent par une bouche suceuse dentée en forme d'entonnoir, et certaines espèces parasitent d'autres poissons. Les gnathostomes comprennent les poissons à mâchoires (poissons cartilagineux et osseux) ainsi que tous les autres tétrapodes. Les poissons cartilagineux comprennent les requins, les raies, les raies et les requins fantômes. Les poissons osseux peuvent être divisés en poissons à nageoires rayonnées et à nageoires lobées.

En tant que tétrapodes, la plupart des amphibiens sont caractérisés par quatre membres bien développés, bien que certaines espèces de salamandres et tous les caeciliens soient dépourvus de membres. Les amphibiens ont une peau humide et perméable utilisée pour la respiration cutanée. Les amphibiens peuvent être divisés en trois clades : les salamandres (Urodela), les grenouilles (Anura) et les caeciliens (Apoda). Le cycle de vie des amphibiens se compose de deux stades distincts : le stade larvaire et la métamorphose en un stade adulte.

Les amniotes se distinguent des amphibiens par la présence d'un œuf adapté à la terre protégé par des membranes amniotiques. Les amniotes comprennent les reptiles, les oiseaux et les mammifères. Une adaptation clé qui a permis aux reptiles de vivre sur terre était le développement d'une peau écailleuse. Reptilia comprend quatre clades vivants : Crocodilia (crocodiles et alligators), Sphenodontia (tuataras), Squamata (lézards et serpents) et Testudines (tortues).

Les oiseaux sont des amniotes endothermiques. Les plumes servent d'isolant et permettent le vol. Les oiseaux ont des os pneumatiques qui sont creux plutôt que remplis de tissus. Le flux d'air à travers les poumons des oiseaux se déplace dans une direction. Les oiseaux ont évolué à partir des dinosaures.

Les mammifères ont des poils et des glandes mammaires. La peau des mammifères comprend diverses glandes sécrétoires. Les mammifères sont endothermiques, comme les oiseaux. Il existe aujourd'hui trois groupes de mammifères : les monotrèmes, les marsupiaux et les eutheriens. Les monotrèmes sont uniques parmi les mammifères car ils pondent des œufs plutôt que de donner naissance à des petits vivants. Les mammifères eutheriens ont un placenta complexe.

Il existe 16 ordres (vivants) existants de mammifères eutheriens. Les humains sont plus étroitement liés aux primates, qui ont tous des adaptations pour grimper aux arbres, bien que toutes les espèces ne soient pas arboricoles. Les autres caractéristiques des primates sont un cerveau plus gros que celui des autres mammifères, des griffes qui ont été modifiées en ongles aplatis et généralement un jeune par grossesse, une vision stéréoscopique et une tendance à tenir le corps droit. Les primates sont divisés en deux groupes : les prosimiens et les anthropoïdes.

Questions de révision

Les membres de Chondrichthyes diffèrent des membres d'Osteichthyes en ayant un ________.

A. mâchoire
B. squelette osseux
C. squelette cartilagineux
D. deux paires de nageoires

C

Les squames comprennent _____.

A. crocodiles et alligators
B. tortues
C. tuataras
D. lézards et serpents

Les glandes sudorifères produisent ________.

A. transpirer
B. lipides
C. sébum
D. lait

UNE

Lequel des éléments suivants est un Monotrème ?

Un kangourou
B. koala
C. bandicoot
D. ornithorynque

Réponse libre

Que peut-on déduire de l'évolution du crâne et de la colonne vertébrale en examinant les myxines et les lamproies ?

La comparaison des myxines avec les lamproies montre que le crâne a évolué en premier chez les premiers vertébrés, comme on le voit chez les myxines, qui ont évolué plus tôt que les lamproies. Il s'en est suivi une évolution de la colonne vertébrale, dont une forme primitive est observée chez les lamproies et non chez les myxines.

Expliquez pourquoi les grenouilles sont limitées à un environnement humide.

Un environnement humide est nécessaire car les œufs de grenouille n'ont pas de coquille et se déshydratent rapidement dans les environnements secs.

Décrivez trois adaptations qui permettent le vol chez les oiseaux.

Les oiseaux ont des plumes qui rationalisent le corps de l'oiseau et facilitent le vol. Ils ont également des os pneumatiques qui sont creux plutôt que remplis de tissus. Les oiseaux sont endothermiques, ce qui permet un métabolisme plus élevé exigé par le vol.

Glossaire

Actinoptérygiens
poissons à nageoires rayonnées
amniote
un clade d'animaux qui possède un œuf amniotique ; comprend les reptiles (y compris les oiseaux) et les mammifères
Amphibiens
grenouilles, salamandres et caeciliens
ampoule de Lorenzini
un organe sensoriel qui permet aux requins de détecter les champs électromagnétiques produits par les êtres vivants
anthropoïdes
un clade composé de singes, de grands singes et d'humains
Anoure
grenouilles
Apoda
céciliens
brachiation
se balançant à travers les arbres
caecilienne
un amphibien sans pattes appartenant au clade Apoda
Chondrichtyens
poissons à mâchoires avec des nageoires appariées et un squelette fait de cartilage
crâne
un clade proposé de cordés qui comprend tous les groupes sauf les tuniciers et les lancelets
Crocodilia
crocodiles et alligators
respiration cutanée
échange de gaz à travers la peau
diphyodonte
fait référence à la possession de deux séries de dents au cours d'une vie
duvet
plume spécialisée pour l'isolation
mammifère eutherien
un mammifère avec un placenta complexe, qui relie un fœtus à la mère ; parfois appelés mammifères placentaires
grenouille
un amphibien sans queue qui appartient au clade Anura
gnathostome
un poisson à mâchoires
myxine
un poisson sans mâchoire ressemblant à une anguille qui vit au fond de l'océan et est un charognard
dents hétérodontes
différents types de dents modifiés par différents objectifs
lamproie
un poisson sans mâchoire caractérisé par une bouche suceuse dentée en forme d'entonnoir
Ligne latèrale
l'organe sensoriel qui s'étend le long du corps d'un poisson, utilisé pour détecter les vibrations dans l'eau
mammifère
l'un des groupes de vertébrés endothermiques qui possèdent des cheveux et des glandes mammaires
glande mammaire
chez les mammifères femelles, une glande qui produit du lait pour les nouveau-nés
marsupial
l'un des groupes de mammifères qui comprend le kangourou, le koala, le bandicoot, le diable de Tasmanie et plusieurs autres espèces ; les jeunes se développent dans une poche
monotrème
un mammifère pondeur
Myxini
myxines
Osteichthyes
poissons osseux
ostracoderme
l'un des premiers poissons sans mâchoire recouvert d'os
Petromyzontidae
le clade des lamproies
os pneumatique
un os rempli d'air
Primates
comprend les lémuriens, les tarsiers, les singes, les grands singes et les humains
prosimiens
un groupe de primates qui comprend des bébés de brousse d'Afrique, des lémuriens de Madagascar et des loris, des pottos et des tarsiers d'Asie du Sud-Est
salamandre
un amphibien à queue appartenant au clade Urodela
Sarcoptérygiés
poissons à nageoires lobées
glande sébacée
chez les mammifères, une glande cutanée qui produit un mélange lipidique appelé sébum
Sphénodontie
le clade reptilien qui comprend les tuataras
Squamata
le clade reptilien des lézards et des serpents
vision stéréoscopique
deux champs de vision qui se chevauchent des yeux qui produisent une perception de la profondeur
glande sudoripare
une glande chez les mammifères qui produit des molécules de sueur et d'odeur
vessie natatoire
chez les poissons, un organe rempli de gaz qui aide à contrôler la flottabilité du poisson
têtard
le stade larvaire d'une grenouille
Tests
tortues

Coexistence ancienne de la signalisation de la noradrénaline, de la tyramine et de l'octopamine chez les bilatériens

La norépinéphrine/noradrénaline est un neurotransmetteur impliqué dans l'éveil et d'autres aspects du comportement et de la physiologie des vertébrés. Chez les invertébrés, la signalisation adrénergique est considérée comme absente et des fonctions analogues sont assurées par les amines biogènes octopamine et son précurseur tyramine. Ces émetteurs chimiquement similaires signalent par des familles apparentées de récepteurs couplés aux protéines G chez les vertébrés et les invertébrés, suggérant que l'octopamine/tyramine sont les équivalents invertébrés de la norépinéphrine des vertébrés. Cependant, les relations évolutives et l'origine de ces systèmes d'émetteurs restent floues.

Résultats

En utilisant l'analyse phylogénétique et la pharmacologie des récepteurs, nous avons établi ici que les récepteurs de la noradrénaline, de l'octopamine et de la tyramine coexistent chez certains invertébrés marins. Dans les protostomes Platynereis dumerilii (une annélide) et Priapulus caudatus (un priapulide), nous avons identifié et caractérisé pharmacologiquement des récepteurs adrénergiques α1 et α2 qui coexistent avec les récepteurs octopamine α, octopamine β, tyramine type 1 et tyramine type 2. Ces récepteurs représentent les premiers exemples de récepteurs adrénergiques chez les protostomes. Dans le deutérostome Saccoglosse kowalevskii (un hémichordé), nous avons identifié et caractérisé les récepteurs octopamine α, octopamine β, tyramine type 1 et tyramine type 2, représentant les premiers exemples de ces récepteurs dans les deutérostomes. S. kowalevskii possède également des récepteurs adrénergiques α1 et α2, ce qui indique que les trois systèmes de signalisation coexistent chez cet animal. En analyse phylogénétique, nous avons également identifié des orthologues des récepteurs adrénergiques et de la tyramine chez les xénacoélomorphes.

Conclusion

Nos résultats clarifient l'histoire de la signalisation monoamine chez les bilatériens. Étant donné que les six familles de récepteurs (deux pour l'octopamine, la tyramine et la noradrénaline) peuvent être trouvées chez les représentants des deux principaux clades de Bilateria, les protostomes et les deutérostomes, les six récepteurs doivent avoir coexisté dans le dernier ancêtre commun des protostomes. et les deutérostomes. Adrenergic receptors were lost from most insects and nematodes, and tyramine and octopamine receptors were lost from most deuterostomes. This complex scenario of differential losses cautions that octopamine signaling in protostomes is not a good model for adrenergic signaling in deuterostomes, and that studies of marine animals where all three transmitter systems coexist will be needed for a better understanding of the origin and ancestral functions of these transmitters.


Fond

MicroRNAs (miRNAs) are short RNAs (approximately 23 nucleotides) that downregulate gene expression by binding to target mRNAs, thereby inducing mRNA destabilization or translational repression [1]. Mammalian genomes typically give rise to several hundred distinct miRNAs [2, 3], many of which are highly conserved, even between distantly related species [3, 4]. In particular, there is strong purifying selection on the ‘seed’ region, which corresponds to nucleotides 2 to 7/8 of the miRNA and is the main determinant of target specificity [1, 3, 5]. Considering this evolutionary constraint, it is perhaps surprising that several miRNA variants, or ‘isomiRs’, are sometimes produced from the same locus, including variants with seed alterations [6].

One mechanism through which such miRNA diversity can be created is RNA editing, where individual bases within an RNA transcript are chemically modified in such a way that the RNA sequence no longer corresponds to its genomic template. In mammals, the most common form of RNA editing is catalyzed by two adenosine deaminases acting on RNA (ADARs), known as ADAR and ADARB1 (or ADAR1 and ADAR2) both enzymes target double-stranded RNA (dsRNA) and are able to convert adenosine (A) into inosine (I), a base with base-pairing properties similar to those of guanosine (G) [7]. Although mature miRNAs are single-stranded, they are excised from a longer precursor with a characteristic double-stranded stem-loop structure, which can serve as a substrate for ADAR enzymes [8–10]. ADARs do not edit indiscriminately, however A-to-G mismatches indicative of A-to-I editing are found only for a subset of all miRNAs and, within those, only at specific sites [11]. The precise factors that influence miRNA editing specificity are only partially understood [12].

In humans, most edited sites in mature miRNAs are located within the seed [13] and editing therefore has the potential to redirect these miRNAs to new target genes. Studies of the miRNA miR-376a-1 have demonstrated that genes downregulated by the edited form are not affected by the unedited form and vice versa [11], and that the expression of target genes covaries with miRNA editing frequencies during mouse development [14]. Moreover, editing-induced rewiring of the miR-376a-1 regulatory network is of medical interest, since absence of the edited miRNA has been shown to promote invasiveness of human gliomas [15]. In addition to the effects on target specificity, miRNA editing can also affect miRNA expression levels by preventing proper processing by Drosha or Dicer during miRNA biogenesis [9, 16]. A recent survey of miRNA expression in mouse embryos identified approximately one-third of all miRNAs as upregulated in embryos deficient in ADAR and ADARB1 compared to wild-type, although it is possible that these differences arise independently of miRNA editing, as might be the case if ADARs interfere with the miRNA processing pathway simply by binding to the RNA [17].

Some miRNAs are subject to A-to-I editing at identical positions in human and mouse [11–13, 18], but the evolutionary conservation of miRNA editing beyond placental mammals has not been investigated. In this study, we have therefore compiled an atlas of conserved miRNA editing repertoires in six core species (human, macaque, mouse, opossum, platypus and chicken) and several complementary datasets. For our catalog of edited miRNAs, we traced their evolutionary origins and characterized to what extent the identified sites were edited in different tissues, developmental stages and disease states. We show that miRNA editing is highly dynamic within a single individual, but that broad editing patterns persist across species, suggesting that the added layer of regulatory complexity introduced by miRNA editing is an integral and evolutionarily stable feature of mammalian transcriptomes.


Voir la vidéo: Caractéristiques générales des vertèbres, vertèbre lombaire (Mai 2022).