MODULARIZACE VÝUKY EVOLUČNÍ A EKOLOGICKÉ BIOLOGIE CZ. 1.07/2.2.00/15.0204 Systém a evoluce obratlovců V. Srovnávací morfologie obratlovců - U SIAV i botaniky a 5 zoologie 1 \+ y charakteristika smyslové orgány • vznik orgánů • trávicí soustava • cévní soustava pokryv tela (integument) . dýchací soustava kostra (skelet) svalstvo nervová soustava • urogenitální soustava evropský sociální I fond v ČR evRO C_i MINISTERSTVO SKOtSTVij 'fr'nili'llif ^SÜ^S*" NIE ' MLÁDEŽS A TĚLOVÝCHOVY ^*«*MM«MM|l*Mt -"«U»«*" (1 INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ V. Morfologie obratlovců Charakteristika - apomorf ie obratlovci včetně sliznatek - lebečnatí (Crar\\atá) obratlovci bez sliznatek - Vertebrata včetně sliznatek bez sliznatek 10 11 12 13 ho m Hox -o-o-o-o • aktivní pohyb, intenzívní metabolismus • podélná polarizace (hlava, trup, ocas), vnitřní metamerie (Hox - geny) • multiplikace shluků Hox genů (13 paralogních genů) kopm^ec nejčastěji 2x duplikace -tetraploidizace - 2R hyp., 3x duplikace - 6-7 shluků (Teleostei) latiniérie (líilokoplautvé ryby - Acänisäa) Hox A —□—Q-HoxB Hox C —Q- HoxD -Q. O -0-0 o-o o-o O-O -o-o-n— o-o-o-o daiiio (kosaiíitjé ryby - • vícevrstevná pokožka (rohovatění - deriváty) • vnitřní kostra z chrupavek a kostí (evoluce kolagenu) evoluce genů kolagenů u strunatců - 3 nezávislé klady nezávislý vznik chordy, chrupavky a kosti .

ENDOSKELET Acelulární kost (aspidin) - celulární kost V. Morfologie obratlovců EXOSKELET (kostěný): pancíře, krunýře, rybí šupiny, krycí kosti lebky, část pásma přední končefiny (cleithrum, clavicula) ENĎOSKELET (chrupavčitý nebo kostěný): A) somatický (ze sklerotomu somitů) obratle, chrupavčité neurocranium, část kostěného neurocrania, costae, sternum, část pásma přední končetiny (scapula, procoracoid atd.), celé pásmo zadní končetiny, celá kostra volných končetin B) viscerální (ze splanchnopleury a BNL) žaberní oblouky, viscerocranium, sluchové kůstky V. Morfologie obratlovců Osní skelet - vertebrae, costae, sternum Obratle: vznik kolem chordy ze sklerotomu, vývoj nejednotný dorzální (neurální, oblouky y neurapofýzy) (arcualia) \ ventrální (hemální) nejstarší částí neurální oblouky (mihule), vznikající těla obratlů postupně zaškrcují chordu (paryby a ryby) Typy obratlů podle tvaru těl: ■ amf icélní (Chondrichthyes, Actinopterygii) opistocélní (Caudata) platycélní (acélní, amf iplatní) (Mammalia) ). Acoelous procélní (Anura, „Reptilia") heterocélní (Aves) Žebra: dorzálně připojena na těla a processi -{rar\s\/ers'\ obratlů A) dolní - v blízkosti myosept na somatopleuře, výztuha stěny coelomu, u vodních čelistnatců B) horní - v septum horizontale, suchozemští obratlovci a některé ryby metamerie (vodní čelistnatci) redukce (jen hrudní) („Sauria", Aves, Mammalia) sekundární metamerie (Ophidia) vymizení (Anura, Apoda) Sternumu suchozemských obratlovců Ar\ura - „Sauria" - Aves (+crista sterni) - Mammalia (manubrium, corpus, processus xiphoideus) chybí: Caudata, Ophidia Lebka CRANIUM ncurocranium visccrocranium 1. ncurocranium A. ENĎOSKELET (somatický) • chrupavčité ncurocranium : párové chrui praechordalia (trabeculae cranii), paracnordalia srůst - bazálni ploténka pololebka (mihule) kompaktní lebka (paryby): regio (chondrocranium) occipitalis o t i ca orbitalis ethmoidalis • kostěné neurocranium : v komplexu sphenoidale (lebeční báze) spodina lebeční: ethmosphenoidale, praesphenoid, basisphenoid + basioccipitale vertikální stěny: turbinalia, orbitosphenoid, alisphenoid, exoccipitale EXOSKELET • lebeční klenba: nasale, frontale, parietale, jugale, lacrimale, intertemporale, supratemporale, squamosum • patrový komplex: pterygoidy, parasphenoid, vomer, ossa palatina 2. viscerocranium ENĎOSKELET (vjsccrální) - z ektomezen-chymu nervové lišty, chrupavčitý, kostěný žaberní oblouky (9): 0. (2) - praemandibulární ? 1. (1) - čelistní (Otxgen a Ď/xger\y) □ horní (?): palatoquadratum - quadratum - incus dolní: mandibulare - articulare - malleus 2. (1) - jazylkový (Hoxa2qer\) □ horní: hyomandibulare - columella - stapes dolní: hyoideum-rohy jazylky-jiné části jazylky 3. opora zaber (vodní) - části jazylky (Tetrapoda) 4. -6. opora zaber (vodní) - chrupavky hrtanu (Tetrapoda) 7. opora zaber (Chondrichthyes) až vymizení (Tetrapoda) EXOSKELET (dermální) - jen kostěný horní čelist: praemaxillare, maxillare dolní čelist: dentale (mandibula), angulare quadratum articulare incus maleus hyo ma n d ibu la re původ sluchových kůstek savců (6aupp - Reichertova teorie) stapes V. Morfologie obratlovců Chuodföcr-fljniüm Spiere Qüecapsuie Naia Capsula P-flJůtůqu--adrale Wnno tili (Meckjeľs cartlaůů) Gill púuehůfi Pha ryngDi ranch a I EpibfBficMal SůricS CÉrfalobratxfiiaJ Vícera! arth ťiymbera ßa&inya" Hypohyal Osrarchyal HypoörBfitfiisI Miro L 4 Wanüüulai attfi Hyoidarch Bŕanchiaiafc^es U žralok v Zaberní oblouky ryb - branchiale O pharyngobranchiale O cpibranchialc O ceratobranchiale O hypobranchiale 11 10 I jazylkový komplex - Obr. 29. Kapr obecný (Cyprinus carpio) - kostra žaberního ústrojí z boční strany. 1 -basihyaíe; 2- hypohyale; 3 - ceratohyale; 4-epihyale; 5-urohyale; 6-hřeben urohyaie; 7 - interhyaíe; 8-chrupavcitá podpůrná tyčinka; 9 ~os pharyngeum, kost požeráková; 10 - pharyngobranchiale; 11 - epibranchiale; 12- ceratobranchiale; \3-copulae; 14- hypobranchiale. Podle Urbanowiczové Rozvoj dermálního viscerocrania - max. ryby (Halecomorphi - kaprouni; „Holosteľ: Amiiformes) Pripojeni visccrocrania k ncurocraniu primarni autostylie (cuautostylic) A. Primitive autostylie suspension (idealization based on some placoderms) hyostylie ai sekunddrni autostylie (metautostylie) 2777 V. Morfologie obratlovců končetin , „ „Agnatha nepárový ploutevní lem - chrupavčité paprsky Gnathostomata vodní obratlovci - ichthyopteryqia (ploutve) A) nepárové pinna caudalis (C) dorsalis (Ď) analis (A) fixace v trupu: pterygiophory (Ď, A), páteř (C) volná končetina: paprsky ceratotrichia - lepidotrichia - camptotrichia (Chondrichthyes) (Actinopterygii) (Dipnoi) B) párové pinnae pectorales (P) ventrales (V) fixace v trupu: pásma (přední - lopatkové, zadní - pánevní) volná končetina: basalia - radialia - paprsky pinna caudalis V. Morfologie obratlovců A. Caudal skeleton oř Poiyodon (heterocercal) urostyl hypuralia Vznik párových ploutví metapleurová teorie: rozpad párového ploutevního lemu (metapleur) iCHmatius Chondrichthyes pinnae pectorales pásmo: coracoscapulare = scapulocoracoid (k lebeční bázi) pinnae ventrales ischiopubicum (k páteři) = puboischiadicum volná končetina: basalia, radialia ceratotrichia Sarcopterygii (archipterygium) pinnae pectorales pinnae ventrales pelvis (ilium, pubis) pásmo: scapulocoracoid („Rhipidistia") scapula + coracoid (Dipnoi) clavicula, (interclavicula) komplex cleithrum volná končetina: basalia, radialia lepidotrichia (camptotrichia) biseriální uniseriální pelvic girdle Fibula Actinopterygii pinnae pectorales pásmo: scapulocoracoid clavicula (jen u starobylých) komplex cleithrum pinnae ventrales basipterygium volná končetina: jen zkrácená radialia prodloužená lepidotrichia jen prodloužená lepidotrichia Tetrapoda Suchozemští obratlovci - chiropteryqia přední zadní pásmo: scapula + procoracoid pelvis (ilium, ischium, pubis) (meta)coracoid (jen u ptakoritných) clavicula, (interclavicula, cleithrum) volná končetina: stylopodium: humerus zeugopodium: ulna + radius autopodium: carpalia (12) metacarpalia (5) digiti (5?) 2-3-4-5-3 femur tibia + fibula tarsalia (12) metatarsalia (5) digiti (5?) 2-3-4-5-4 Vznik chiropterygii čtvernožcu (Tetrapoda) premenou uniseriálního archipterygia ryb „Rhipidistia Tetrapoda pŕední(anŤerior) zadní (posterior) V. Morfologie obratlovců 3. Svalstvo Metamerie (vodnO somatická svalovina - příčně pruhovaná, z myotomu somitů _ boční sval viscerální svalovina - ze splanchnopleury, hladká útrobní, _ myomery a myosepta srdeční sval _ epaxiální a hypaxiální bronchiálni svalovina - z BNL, příčně pruhovaná žaberní část, septum (pohyb čelistí, žvýkací a mimické svaly savců) horizontále kožní svalovina - z dermatomu (čepýření peří, ježení srsti) Rozpad bočního svalu fsuchozemŠtD 4. Nervová soustava NS = CNS + periferní nervstvo mozek mícha Mozek - encephalon míšní hlavové (10, 12) vegetativní systém: sympaticus a parasympaticus A) 2 váčky 1. Prosencephalon 2. Rhombencephalon (7 rhombomer - NIL, n lava, Hoxgzny) C+Ď) 5 částí 4. Telencephalon 5. Diencephalon striatum Šedá hmota: bazálni ganglia B) 3 váčky 1. Prosencephalon 3. Mesencephalon 2. Rhombencephalon 3. Mesencephalon 6. Metencephalon (cerebellum) pons Varoli 7. Myelencephalon Otx Emx Pax Hox subpallium (striatum, septum) kůra (cortex) - pallium V. Morfologie obratlovců ___Pallium H Metíi.-ii pallium I Dorsal pallium □ Lateral pallium S u bps Ilium SI rial u m [D Soptum bazálni čelistnatci Fylogeneze šedé hmoty kone. mozku Pallium: - mediální - dorzální - laterální □ □ □ Subpallium: - striatum - septum □ □ dorzální komorový hřeben (plazi a ptáci) - stereoskopické vidění hippocampus savců - sensorické funkce, exploracní chování, krátkodobá paměť piriform - laterální pallium savců, olfaktorické informace septum - limbický systém Striatum - koordinace pohybu pa - paraphysa, op - pineální org., cpi - parietální org. (epiphysa) V. Morfologie obratlovců Chondrichthyes Teleostei Amphibia Reptilia Aves Mammalia „Agnatha" - diencephalon Teleostei - mesencephalon ostatní - telencephalon Mícha - medulla spinalis bílá hmota míšní šedá hmota míšní Dorsal horn te of gray matter matler (sensory) Dorsal root Spinal ganglion central canal Interneurons Cell bodies ol sensory neurons Dorsal ramus ol spinal ncn.« to muscles, glands and sign Ventral ramus ol spinal nerve to muscles, glands, andlkn Somali senson/ -"Ton Si" mow Visceral molor neuro" neuron (post-gana/iontc) Vegetativní nervstvo truncus sympaticus (sympatický kmen) mícha (medulla spinalis) sympaticus parasympaticus -Midbrain Ciliary Sphenopalatine ganglion ganglion. I Eye P^-- Lacrimal gland i^j^ Nasal mucosa Ý Submaxillary gland Sublingual gland Paroiid gland 5. Smysly Smyslové buňky: primární a sekundární Receptory: a) extero-, proprio-, entero-; b) chemo-, mechano-, rádio- (foto-, termo-) • kožní receptory (exteroreceptory) Volná nervová zakončení - bolest; Merkelovy terčky (sek.) - dotek Tělíska - Meissner Pacini, Herbst - hmat; Krause, Ruf ini - chlad, teplo chuťové pupeny a pohárky zrak - inverzní komorové oko 1. bělima (+ rohovka), 2. cévnatka (+ duhovka, pupilla), 3. sítnice; přední a zadní komora, Čočka (lens), řasnatý val (corpus ciliare) sklivec (corpus vitreum) sítnice (11 vrstev), (retina) cévnatka (chorioidea) bělima (sclera) zrak - akomodace klid na blízko na dálku na dálku zaostřování - akomodace mihule a kostnaté ryby na dálku m. retractor lentis paryby,starobylé ryby, na blízko obojživelníci m. protractor lentis Amniota - plazi, ptáci, savci na blízko • proudový orgán - neuromasty u ryb na bocích - postranní čára sluchově rovnovážný orgán - ucho A. vnitřní ucho - kostěný (per i lymfa) a blanitý labyrint ŕendo lymfa); vestibuíární aparát (U,S, DS)+ sluch (laaena - cochlea) B. strední ucho - středouŠní dutina, tympanum, sluchové kůstky jl-columella, 3 - maleus, incus, stapes), oválné a kruhové okénko, Eustachova trubice C. vnější ucho - zevní zvukovod, boltec • sluchově rovnovážný orgán - ucho A. vnitřní ucho utriculus (U) sacculus (S) lagcna (L) - cochlea ducti semicirculares (2, 3), ampullae Statické receptory: maculae U, S, L statokonie - drobné, statolity (3 otolity) - velké Kinetické receptory: cristae d. semicircularii Akustické receptory: maculae L - papilla basilar is (+ macula amphibiorum) -Cortiho orgán 6. Traviči soustava A) mihule B) žralok C) okoun Ď)skokan E) holub F) králik ústni dutina hltan jícen žaludek střevo spirální řasa pylorické výběžky - prodlužování střeva (střevní kličky) - diferenciace (tenké a tlusté střevo) vole (ingluvies), žlaznatý (proventriculus) - svalnatý žaludek (ventriculus) -postventriculus • žábry žaberní váčky 7. Dýchací soustava žaberní přepážky žaberní oblouky, skřele Internal 9»'slil " External-—^Ĺy~\ gifi slil Branchial, pouch Parabranchial^u? ^ chamber ~/7y/ External gill slit —1 ^ ralok esophagus kostnatá ryba • plynový měchýř ductus pneumaticus Physostomi ovál a Červené těleso Physoclisti plieni vaky, plíce perch physoclislaus flateral CCD I'm rrm view transverse seclion Swim bladder fffr^iTTTm Pneumat.c dud Digestive tract Swim bladder fl M 1 M M I I i I O bichirs m n i mHD __>■- Lung aerial respiratory nonalveolar aerial respiratory alveolar lungfish simple glotlis g )jj ' ' m rxp \Ü^L!>—- Lung 3— letrapods guarded V. Morfologie obratlovců • plíce pták mesobronchus dorsibronchi ventrobronchi parabronchi vzdušné vaky Srdce • sinus vcnosus • předsíň (1, 2) • komora (1, 2) (ne)úplná mezikomoro-vá přepážka • conus arteriosus nebo bulbus arteriosus (jen mihule, kaprouni a kostnaté ryby) V. Morfologie obratlovců 8. Cévní soustava mihule paryby kostnaté ryby dvojdyŠní ocasatí žáby želvy krokodýli ptáci savci 9. Uroqenitální soustava nefron V. Morfologie obratlovců Internal glomerulus Renal capsule Renal External Giiiated vein glomerulus nephrostome Ciliated nephrostome Internal Renal Renal Archinephric glomerulus corpuscle tubule duct Dorsal Genital Coelomic mesentery ridge recess B. Ammocoetes and larval lissamphibians vnější glomerulus (holonefros, pronefros) Archinephric duct vnitřní glomerulus (opisthonef ros, mesonef ros, metanef ros) V. Morfologie obratlovců • nefron Malpiqhiho tělísko = glomerulus + Bowmannuv váček • moc AmoŤelní (amoniak) - kostnaté ryby Ureotelní (močovina) - paryby, latimérie, bahníci, žáby, savci (Henleova klička) Urikotelní - (kyselina močová) - plazi, ptáci Water Elimination (sait uptake) Freshwater Filtration kidney Water Conservation (salt excretion) Saft Water Aglomerular kidneys paryby, latimérie sliznatky (glomerular) paprskoploutve ryby Distal tubules lost Distal tubule present Some teleosts Ureotelism Chondrichthyans Coelecanths Osmoconformity Hagfishes Land Uricotelism Reptiles Birds Ureotelism Lungfishes Spadefoot toads Loops of Henle present Mammals ----_1 4_H -I_Q_ plazi, ptáci bahníci, žáby savci ledviny - nef ros metamerie, vnější glomerulus koncentrace, vnitřní glomerulus Holonefros - minohy a larvy červořů Pronefros - přední ledvina mihulí, kostnatých ryb a pulců Opistonefros -ledvina dospělých „Anamnií" Mesonefros - ledvina embryí Amniot Metanefros - ledvina dospělých Amniot V. Morfologie obratlovců Skupina Typ ledviny (~ nefros) Močové cesty Pohlavní cesty hole sekund. sekund. m i nohy mihule pary by ryby prim. ryby kostnaté larvy Červořů larvy ostatních ocasatí o. žáby embrya amniot amniota prim. = primární moČovod, resp. chámovod (Wolfova chodba), příp. chámomoČovod (žáby), chámovod (paryby, ocasatí) ANAMNIA" • opisthoncfros • varle Amphibia Chondrichthyes Sarcopterygii Actinopterygii