La cefalización es una tendencia evolutiva en la que, durante muchas generaciones, la boca, los órganos de los sentidos y los ganglios nerviosos se concentran en la parte frontal de un animal , produciendo una región de la cabeza . Esto está asociado con el movimiento y la simetría bilateral , de modo que el animal tiene una cabeza definida. Esto condujo a la formación de un cerebro altamente sofisticado en tres grupos de animales, a saber, los artrópodos , los moluscos cefalópodos y los vertebrados .
Animales sin simetría bilateral
Los cnidarios , como los hidrozoos de simetría radial , muestran cierto grado de cefalización. Las antomedusas tienen una cabeza con boca, células fotorreceptoras y una concentración de células neurales. [1]
Bilateria
La cefalización es un rasgo característico de la Bilateria , un gran grupo que contiene la mayoría de los filos animales. [2] Estos tienen la capacidad de moverse, usando músculos y un plan corporal con una parte frontal que encuentra los estímulos primero a medida que el animal avanza y, en consecuencia, ha evolucionado para contener muchos de los órganos de los sentidos del cuerpo, capaces de detectar luz y sustancias químicas. ya menudo suenan. A menudo también hay una colección de células nerviosas capaces de procesar la información de estos órganos de los sentidos, formando un cerebro en varios filos y uno o más ganglios en otros. [3]
Acoela
Los Acoela son bilaterianos basales, parte de Xenacoelomorpha . Son animales pequeños y simples, y tienen un poco más de células nerviosas en la cabecera que en cualquier otro lugar, sin formar un cerebro compacto y diferenciado. Esto representa una etapa temprana en la cefalización. [4]
Gusanos planos
Los Platyhelminthes (gusanos planos) tienen un sistema nervioso más complejo que el Acelos, y están ligeramente cefalizados, por ejemplo que tiene una mancha ocular por encima del cerebro, cerca del extremo delantero. [4]
Cuerpos activos complejos
El filósofo Michael Trestman señaló que tres filos bilaterianos, a saber, los artrópodos, los moluscos en forma de cefalópodos y los cordados, eran distintivos por tener "cuerpos activos complejos", algo que no tenían los acefalos y los gusanos planos. Cualquier animal, ya sea depredador o presa, debe ser consciente de su entorno, para atrapar a su presa o para evadir a sus depredadores. Estos grupos son exactamente los que están más cefalizados. [5] [6] Estos grupos, sin embargo, no están estrechamente relacionados: de hecho, representan ramas ampliamente separadas de la Bilateria, como se muestra en el árbol filogenético ; sus linajes se dividieron hace cientos de millones de años. No se muestran otros filos (menos cefalizados), para mayor claridad. [7] [8] [9]
Planulozoa |
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680 millones de años |
Artrópodos
En los artrópodos , la cefalización progresó con la incorporación creciente de segmentos del tronco en la región de la cabeza. Esto resultó ventajoso porque permitió la evolución de piezas bucales más eficaces para capturar y procesar alimentos. Los insectos están fuertemente cefalizados, su cerebro está formado por tres ganglios fusionados unidos al cordón nervioso ventral, que a su vez tiene un par de ganglios en cada segmento del tórax y el abdomen. La cabeza del insecto es una estructura elaborada formada por varios segmentos fusionados rígidamente y equipada con ojos simples y compuestos , y múltiples apéndices que incluyen antenas sensoriales y piezas bucales complejas (maxilares y mandíbulas). [4]
Cefalópodos
Los moluscos cefalópodos, incluidos el pulpo , el calamar , la sepia y el nautilo, son los invertebrados más inteligentes y altamente cefalizados, con sentidos bien desarrollados, incluidos ojos avanzados de "cámara" y cerebros grandes. [10] [11]
Vertebrados
La cefalización en vertebrados , el grupo que incluye mamíferos , aves y peces , se ha estudiado extensamente. [4] Las cabezas de los vertebrados son estructuras complejas, con distintos órganos de los sentidos; un cerebro grande y multilobulado; mandíbulas, a menudo con dientes; y una lengua. Los cefalocordados como el Branchiostoma (la lanceta , un pequeño animal parecido a un pez con muy poca cefalización), están estrechamente relacionados con los vertebrados, pero no tienen estas estructuras. En la década de 1980, la nueva hipótesis de la cabeza propuso que la cabeza de los vertebrados es una novedad evolutiva resultante de la aparición de la cresta neural y las placodas craneales (áreas engrosadas del ectodermo ). [12] [13] Sin embargo, en 2014, se descubrió que un tejido larvario transitorio de la lanceta era prácticamente indistinguible del cartílago derivado de la cresta neural que forma el cráneo de los vertebrados , lo que sugiere que la persistencia de este tejido y la expansión en todo el espacio cefálico podría ser una ruta evolutiva viable para la formación de la cabeza de los vertebrados. [14] Los vertebrados avanzados tienen cerebros cada vez más elaborados . [4]
Ver también
- Noogénesis
- Organogénesis
- Filogenética
Referencias
- ^ Satterlie, Richard (febrero de 2017). "Neurobiología cnidaria". En Byrne, John H (ed.). El Manual de Oxford de Neurobiología de Invertebrados . 1 . Prensa de la Universidad de Oxford. págs. 184–218. doi : 10.1093 / oxfordhb / 9780190456757.013.7 . ISBN 9780190456757.
Los ocelos ubicados en la base de los muchos tentáculos representan una entrada al sistema B, mientras que las neuronas del sistema O son directamente fotosensibles. Muchas hidromedusas tienen ocelos de diferentes niveles de complejidad (Singla, 1974). Además, otras estructuras sensoriales marginales asociadas con el anillo nervioso externo incluyen estatocistos (Singla, 1975) y mecanorreceptores, como los peines táctiles de Aglantha, que se encuentran en las bases de los tentáculos y pueden activar el circuito de natación de escape (Arkett y Mackie, 1988; Mackie, 2004b).
- ^ "Tendencias en evolución" . Museo de Paleontología de la Universidad de California . Consultado el 10 de enero de 2019 .
- ^ Brusca, Richard C. (2016). Introducción a la Bilateria y el Phylum Xenacoelomorpha | La triploblastia y la simetría bilateral proporcionan nuevas vías para la radiación animal (PDF) . Invertebrados . Asociados Sinauer. págs. 345–372. ISBN 978-1605353753.
- ^ a b c d e Çabej, Nelson (2013). El surgimiento del reino animal y los mecanismos epigenéticos de la evolución . Construyendo la estructura más compleja de la Tierra: una narrativa epigenética del desarrollo y evolución de los animales . Elsevier. págs. 239-298. ISBN 978-0-12-401667-5.
- ^ Trestman, Michael (abril de 2013). "La explosión cámbrica y los orígenes de la cognición encarnada" (PDF) . Teoría biológica . 8 (1): 80–92. doi : 10.1007 / s13752-013-0102-6 . S2CID 84629416 .
- ^ Godfrey-Smith, Peter (2017). Otras mentes: el pulpo y la evolución de la vida inteligente . Editores de HarperCollins. pag. 38. ISBN 978-0-00-822628-2.
- ^ Peterson, Kevin J .; Cotton, James A .; Gehling, James G .; Pisani, Davide (27 de abril de 2008). "La aparición ediacarana de bilaterianos: congruencia entre los registros fósiles genéticos y geológicos" . Transacciones filosóficas de la Royal Society of London B: Ciencias biológicas . 363 (1496): 1435-1443. doi : 10.1098 / rstb.2007.2233 . PMC 2614224 . PMID 18192191 .
- ^ Laura Wegener Parfrey ; Daniel JG Lahr; Andrew H Knoll; Laura A Katz (16 de agosto de 2011). "Estimación del momento de la diversificación eucariota temprana con relojes moleculares multigénicos" (PDF) . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 108 (33): 13624–9. doi : 10.1073 / PNAS.1110633108 . ISSN 0027-8424 . PMC 3158185 . PMID 21810989 . Wikidata Q24614721 .
- ^ "Elevar el estándar en calibración fósil" . Base de datos de calibración fósil . Consultado el 3 de marzo de 2018 .
- ^ Tricarico, E .; Amodio, P .; Ponte, G .; Fiorito, G. (2014). "Cognición y reconocimiento en el molusco cefalópodo Octopus vulgaris : coordinación de la interacción con el medio ambiente y sus congéneres". En Witzany, G. (ed.). Biocomunicación de animales . Saltador. págs. 337–349. ISBN 978-94-007-7413-1.
- ^ Salomón, Eldra; Berg, Linda; Martín, Diana W. (2010). Biología . Aprendizaje Cengage. pag. 884. ISBN 978-1-133-17032-7.
- ^ Gans, C .; Northcutt, RG (1983). "Cresta neural y el origen de los vertebrados: una nueva cabeza". Ciencia . 220 (4594): 268–273. Código Bibliográfico : 1983Sci ... 220..268G . doi : 10.1126 / science.220.4594.268 . PMID 17732898 . S2CID 39290007 .
- ^ Diogo, R .; et al. (2015). "Un nuevo corazón para una nueva cabeza en la evolución cardiofaríngea de vertebrados" . Naturaleza . 520 (7548): 466–73. Código bibliográfico : 2015Natur.520..466D . doi : 10.1038 / nature14435 . PMC 4851342 . PMID 25903628 .
- ^ Jandzik, D .; Garnett, AT; Cuadrado, TA; Cattell, MV; Yu, JK; Medeiros, DM (26 de febrero de 2015). "Evolución de la nueva cabeza de vertebrado por cooptación de un tejido esquelético cordado antiguo". Naturaleza . 518 (7540): 534–537. Código Bibliográfico : 2015Natur.518..534J . doi : 10.1038 / nature14000 . PMID 25487155 . S2CID 4449267 . Para un resumen de laicos, consulte:"Evolución: cómo obtuvieron cabeza los vertebrados". Investigar. Naturaleza (papel). 516 (7530): 171. 11 de diciembre de 2014.