LOS
VERTEBRADOS
Los vertebrados (Vertebrata) son un
subfilo muy diverso de cordados que comprende a los animales con
espina dorsal o columna vertebral, compuesta de vértebras. Incluye
casi 62 000 especies actuales1 y muchos fósiles.
Los vertebrados han logrado adaptarse a
diferentes ambientes, incluidos los más difíciles e inhóspitos.
Aunque proceden inicialmente del medio dulceacuícola, han conseguido
evolucionar en el mar y pasar posteriormente al medio terrestre.
El término «vertebrata», usado en
sentido amplio, es sinónimo de "Craniata", e incluye los
mixinos, que no poseen auténticas vértebras; si se usa Vertebrata
en sentido estricto (solo los cordados con vértebras), debe
excluirse dicho grupo. Sin embargo, hay nuevas evidencia que postula
que los mixinos sí deberían ser incluidos.2
Características
Los vertebrados tienen simetría
bilateral y están provistos de un cráneo que protege el cerebro, y
esqueleto cartilaginoso u óseo, que comprende una parte axial
metamerizada (columna vertebral). Según los autores, se conocen
entre 50 000 y casi 62 000 especies actuales.3 1
Los vertebrados típicos tienen el
cuerpo dividido claramente en tres regiones: cabeza, tronco y cola;
el tronco está a su vez subdivido en tórax y abdomen. Del tronco
sobresalen las extremidades, que son impares en las lampreas y pares
en el resto de vertebrados. Presentan notocordio en la fase de
embrión, que es sustituido por la columna vertebral en estado
adulto; la cabeza está bien diferenciada, y en ella se agrupan y
centralizan la mayoría de órganos sensoriales y nerviosos. La
estructura craneal de los vertebrados fosiliza con facilidad, lo cual
ha sido fundamental para conocer su evolución.
Anatomía
Tegumento
El tegumento adquiere notable importancia en los vertebrados por los múltiples papeles que desempeña, y puede presentar variadas diferenciaciones córneas. En el tegumento se distinguen formaciones de estructuras protectoras y sensoriales, glándulas con funciones excretoras, aislamiento del medio, etc. Consta de tres capas: epidermis, dermis e hipodermis. Por su parte, la coloración del tegumento es debida sobre todo a los cromatóforos o células pigmentarias ramificadas de la piel.La piel origina dos formaciones importantes, epidérmicas y dérmicas:
- Formaciones epidérmicas: Son glándulas llamadas faneras que
dependiendo del tipo de sustancia elaborada puede ser venenosa, por
ejemplo, en muchos peces, anfibios y reptiles; y sebáceas,
sudoríparas y mamarias
en los mamíferos. Las faneras consisten en tejidos o apéndices
córneos de la piel, tales como las de los reptiles, aves y
mamíferos; garras
y uñas; plumas y picos
de las aves; pelos, crines
y pezuñas de
determinados mamíferos, y también determinados cuernos de
mamíferos, como los de los rinocerontes, etc.
- Formaciones dérmicas: Ejemplo de las escamas de los peces;
placas óseas de los caparazones de determinados reptiles
(quelonios) y
las durísimas escamas de la piel de los cocodrilos; los cuernos de
los rumiantes, etc.
Aparato locomotor
El aparato locomotor de los vertebrados se ha adaptado de su función inicial (la natación), a otras múltiples que permiten movimientos complejos según las condiciones registradas por los órganos sensitivos.Los peces, habitantes del medio primigenio, sufrieron cambios evolutivos importantes a partir de la aparición de las aletas pares, que posteriormente se convirtieron en quiridios o extremidades locomotoras pentadáctilas (de cinco dedos) cuando comenzaron la conquista del medio terrestre, y que sufrirían posteriormente adaptaciones específicas, tales como las manos prensoras de los primates, las manos desgarradoras de los felinos, o las alas de sustentación aérea de las aves.
Aparato circulatorio
En los vertebrados el aparato circulatorio es cerrado, mediante el cual se transporta oxígeno y nutrientes a los distintos tejidos y células (presentan glóbulos rojos que transportan el oxígeno mediante la hemoglobina). Consta de sistema sanguíneo y sistema linfático. Está dotado de un corazón dividido en cámaras, arterias, arteriolas, venas, vénulas y capilares. En los peces hay un circuito sistémico y otro branquial. En muchos vertebrados terrestres el sistema sanguíneo es doble (circulación mayor o general, y circulación menor o pulmonar), es decir no se mezclan la sangre arterial y venosa. El corazón de los peces presenta dos cámaras, una aurícula y un ventrículo (dos aurículas y un ventrículo en los anfibios y reptiles). En las aves y mamíferos es tetracameral (dos aurículas y dos ventrículos), y con una serie de válvulas cardíacas. En los vertebrados existe además un sistema linfático, encargado de recoger el líquido intersticial.Aparato respiratorio
El aparato respiratorio de los vertebrados es branquial en los animales acuáticos (ciclóstomos, peces y larvas de anfibios), y pulmonar en los terrestres, parte de los acuáticos y también los anfibios que tienen dos tipos de respiración: la pulmonar y a través de la piel.Las branquias son un órgano o apéndice filiforme (en forma de laminillas vascularizadas), externa o interna según se disponga en el cuerpo. Tienen una función respiratoria, y están especializadas para el intercambio gaseoso en el medio acuático. Todas las branquias presentan en común una amplia superficie de contacto con el medio, y en ellas la irrigación sanguínea se encuentra mucho más desarrollada que en otras partes del cuerpo.
En las aves, el aparato respiratorio es sumamente eficaz; proporciona el oxígeno necesario para generar la energía que el cuerpo demanda por el esfuerzo desarrollado durante el vuelo. Consta de un sistema de bronquios que están conectados a unos sacos aéreos; los pulmones están divididos en alvéolos y lobulillos.
Sistema nervioso
El sistema nervioso de los vertebrados comprende el sistema nervioso central, que a su vez consta de encéfalo y médula espinal; y el sistema nervioso periférico, que consta de numerosos ganglios y nervios (raquídeos o espinales); existe además un sistema nervioso autónomo que inerva las vísceras (sistema simpático y parasimpático). Los órganos sensitivos, así como las funciones motoras, son muy perfeccionados y desarrollados. Los nervios raquídeos se ramifican a diferentes niveles de la médula, e inervan los distintos músculos, glándulas y órganos. En el caso de los tetrápodos, aparecen dos engrosamientos en la médula, las intumescencias cervicales y lumbar, como consecuencia del desarrollo de las patas.Los sentidos incluyen: ojos, dispuestos en cámara de visión lateral, salvo en algunas aves y mamíferos primates, que es binocular; tangorreceptores, que incluyen los órganos táctiles de los mamíferos y la línea lateral (captadoras de ondas de presión) de los ciclóstomos, peces y algunos anfibios acuáticos; órganos auditivos, en los tetrápodos consta de oído interno y oído medio, ventanas oval y redonda, membrana timpánica y huesecillos, los cuales transmite la vibración del tímpano a la cóclea o caracol. El oído medio comunica con la faringe a través de la trompa de Eustaquio; los mamíferos disponen además de un oído externo. En los peces sólo hay oído interno.
Sistema endocrino
El sistema endocrino de los vertebrados está muy perfeccionado; mediante las hormonas regula múltiples funciones del organismo. Está controlado por el hipotálamo y la hipófisis, que mediante la elaboración de mensajes bioquímicos ejercen su acción sobre las gónadas, páncreas, glándulas suprarrenales, etc.Aparato digestivo
El aparato digestivo de los vertebrados evolucionó a partir de las primeras formas que se alimentaban mediante sistemas filtradores, hasta los vertebrados macrofágicos, que supuso una serie de adaptaciones de los diferentes elementos intervinientes: dentales, masticadores, musculares, e incluso de las propias cavidades internas, tales como los componentes enzimáticos necesarios para realizar la digestión.El aparato digestivo de los vertebrados consiste en una cavidad oral, faringe, esófago, estómago, intestino y ano. Estos órganos están asociados a otras formaciones glandulares anexas, tales como las salivales, hígado y páncreas. En los tetrápodos, la cavidad bucal es de complejidad creciente; en ella se desarrollan un conjunto de estructuras auxiliares, tales como labios, lengua, paladar y dientes.
El estómago está típicamente dividido en tres regiones; en el caso de los rumiantes (por su adaptación a dietas herbívoras) presentan un estómago de cuatro cavidades. En las aves se distingue un proventrículo y una molleja trituradora; y en el esófago un divertículo o buche.
El intestino está compuesto de una porción estrecha (el intestino delgado), y otras más corta y ancha (el intestino grueso). En el primero se vierten la bilis del hígado y el jugo pancreático, que realizan una función proteolítica (hidrólisis de las proteínas), y se absorben los nutrientes a través de las microvellosidades. En el intestino grueso se absorbe el agua y se forman los desechos o heces.
Inicialmente, los vertebrados primitivos se alimentaban mediante sistemas de filtración, los cuales pronto fueron reemplazados por otros más evolucionados. El resultado fue una reducción del tamaño de la faringe y del número de hendiduras branquiales. Excepto en los agnatos, que son los vertebrados más primitivos, los dos primeros arcos branquiales del resto de vertebrados evolucionaron hasta transformarse en las mandíbulas, que se han especializado en la "captura" del alimento. Su aparato digestivo es completo.
Aparato excretor
El aparato
excretor de los vertebrados está formado por el aparato renal y
las glándulas sudoríparas. Está muy perfeccionado en comparación
con los cordados inferiores. Mediante estructuras especializadas se
consigue filtrar los líquidos internos al margen del medio externo,
a la vez que mantiene en equilibrio el nivel de todos ellos dentro
del cuerpo.
Reproducción
La reproducción de los vertebrados es sexual salvo excepciones (ejemplo de algunos peces con casos de hermafroditismo), habitualmente mediante sexos separados, con fecundación interna o externa, y tanto vivíparos como ovíparos. Los mamíferos presentan la mayor complejidad, en los cuales el embrión se desarrolla en el interior de la madre recibiendo el alimento a través de la placenta. Después de nacidas las crías la administración del alimento se efectúa mediante la leche segregada por las glándulas mamarias.Historia evolutiva
Los vertebrados se originaron durante la explosión cámbrica, a principios del Paleozoico, junto con otros muchos grupos de animales. El vertebrado más antiguo que se conoce es Haikouichthys, con una antigüedad de 525 millones de años.4 Se asemajaban a los mixinos actuales; ya que igualmente carecían de mandíbulas (agnato), y tanto su cráneo como su esqueleto eran cartilaginosos. Otro vertebrado ancestral es Myllokunmingia. Ambos proceden de Chengjiang (China).Los primeros peces con mandíbulas (gnatóstomos) aparecieron en el Ordovícico, y se hicieron abundantes durante el Devónico, que por ello se denomina a veces la "edad de los peces"; durante este periodo desaparecieron muchos de los agnatos ancestrales y aparecieron los laberintodontos, formas transicionales entre peces y anfibios.
Los primeros reptiles hicieron su aparición en el siguiente periodo, el Carbonífero. Los reptiles anápsidos y sinápsidos abundaron durante el Pérmico, en el tramo final del Paleozoico, mientras que los diápsidos fueron los vertebrados dominantes durante el Mesozoico. Los dinosaurios originaron a las aves en el Jurásico. La extinción de los dinosaurios al final del Cretácico propició la expansión de los mamíferos, que se habían originado hacía ya mucho tiempo a partir de reptiles sinápsidos, pero que habían permanecido en un segundo plano durante el Mesozoico.
Clasificación Linneana tradicional
Los vertebrados se han venido
clasificando durante décadas en diez clases vivientes, agrupadas de
la siguiente manera5 :
Subfilo Vertebrata
Superclase Agnatha (vertebrados sin
mandíbulas)
Clase Myxini (mixinos)(también
son invertebrados)
Superclase Gnathostomata
(vertebrados con mandíbulas)
Clase Placodermi
Clase Chondrichthyes
(tiburones, rayas y otros peces cartilaginosos)
Clase Acanthodii (†)
Clase Osteichthyes (peces
óseos)
Superclase Tetrapoda (con cuatro
extremidades)
Clase Amphibia (anfibios)
Clase Reptilia (reptiles)
Clase Aves (aves)
Clase Mammalia (mamíferos)
Clasificación cladística
Intensos estudios basados en métodos
cladísticos, sobre todo a partir de la década de los 80, han
producido una revolución en la clasificación de los vertebrados. El
debate sigue abierto y la clasificación que sigue no debe
considerarse definitiva; según Hickman5 , las relaciones
filogenéticas entre los grupos actuales son:
Chordata
Nótese que diversos taxones
de la clasificación linneana tradicional son parafiléticos: Agnatha
(Myxini + Cephalaspidomorphi), Osteichthyes (Actinopterygii +
Sarcopterygii), Reptilia (Testudines + Lepidosauria + Crocodilia), y
que las aves son un clado más dentro de los "reptiles"; si
se tienen en cuenta las formas fósiles, grupos como los anfibios
aparecen también como parafiléticos. Los "reptiles", en
sentido cladista, incluyen las aves y no incluye a los "reptiles"
que condujeron a los mamíferos (Sinápsidos).
Urochordata
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