Evolución del sistema muscular y esquelético en animales

Esqueleto. Huesos. Músculos. Tejidos musculares

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Introducción:

La evolucion es un proceso biologico en el cual las caracteristicas de los organismos cambian a lo largo de las generaciones. Por dicho motivo podemos asentir que las Bacterias, Plantas, Insectos, Pajaros, Mamiferos tienen un antecesor comun.

A lo cual podriamos añadir que relativamente cerca en la escala evolutiva tenemos un antecesor comun para humanos y reptiles.

Dicha evolucion a lo largo de las generaciones se ha ido grabando en la estructura de los genes. Pudiendose producir una mutacion expontanea o cambios progresivos a lo largo del tiempo dependiendo mucho de que clase de organismo tratemos.

Para producirse esta evolucion tubo que producirse una serie de factores tales como la variacion en poplaciones, la seleccion natural en dichas poblaciones, una seleccion direccional en un aspecto de la evolucion concreto, ademas esta evolucion necesita una estabilidad de la selección dado que si es momentaneo y se vuelve al estado inicial se pierde las caracteristicas adquiridas. Ademas se basara a su vez en una ruptura de la selección anterior con nuevas caracteristicas y especializacion distintas. Y por ultimo una seleccion sexsual entre los nuevos individuos y los anteriores.

Asi pues el estudio de la evolucion se basa en los fosiles si queremos conocer como era en el pasado los animales respecto a los actuales y el estudio de los seres vivos actuales con sus propias caracteristicas y su comparacion de funciones y diferencias.

Respecto a los seres vivos actuales dicho estudio se basa en la distribucion animal por regiones y las relaciones entre especies que se producen. La comparcion de la anatomia de las diversas especies y asi como su sistribucion. Asi pues habra similitudes anatomicas tal como en el esqueleto humano que tiene una reliquia de un mamifero asncestral, otro vestigio ancestral es el apendice a tubo estrecho en el largo intestino, el mucho hervivoros es apendice funciona como organo que ayuda a la digestion de las palntas y dada la alimentacion humana este se ha redcido de tamaño. Y por ultimo las similitudes moleculares.

La evolucion del sistema muscular y esqueletico.

Partiendo de las primeras celulas procariotas que dieron lugar a las eucariotas y posteriormente se divieron en reinos que dieron lugar a las plantas, insectos y animales nos encontramos que las celulas antes de formar estos sistemas pluricelulares; ya aun cuando eran unicelulares ya se especializaban según su funcion.

Asi pues las celulas vegetales no mostraban cilios o flagelos de los cuales se alludasen para su desplazamiento, o tenian estructuras internas que les diesen consistencia, pero formaban paredes solidas a su alrededor para protegerse del medio y a su vez dar un apoyo estructural a la planta.

Para poder constatar la posterior evolucion de dichos sistemas nos basaremos en tres pruebas cientificas las cuales son :

Pruebas paleontologicas, tal como el proceso de formacion de las patas de los caballos de un solo dedo apartir de la de una extremidad pentadactila. Tras un desarrollo profresivo de dedo central y reduccion progresiva de los demas.

Tambien podriamos constatar los procesos de atrofia de los huesos del pie y la soldadura de huesos del mamifero. Por la existencia de huesos que han perdido su utilidad o que se han ido atrofiando.

Pruebas biologicas, diferenciando entre organos analogos que realizan la misma funcion aunque su anatomia sea distinta (Como las alas de un insecto y las de una ave), y organos homologos con una funcion fisiologica distinta y de constitucion semejante (Como las alas de un murcielago, las aletas de una ballena y las patas de un perro).

Los caules han evolucionado de una manera similar para cumplir una funcion y se diversifican al tener que realizar diferentes funciones.

Pruebas embriologicas, tal como el desarrollo embrionario de los vertebrados.

Aun teniendo una unidad bioquimica similar los seres vivos se diferencian en la constitucion de la materiay su metabolismo. Mas aun, encontramos aparatos internos que en una epoca tubieron una utilidad y ahora se ha perdido como la existencia del apendice.

El sistema esqueletico.

El sistema esqueletico esta formado por una serie de piezas que dan sujeccion y forma fija. Aun asi hay animales que carecen de el los cuales son blandos y se reforman con facilidad (gusanos, medusas, amebas,caracoles) aunque puedan tener caparazones y conchas que dan rigided.

Para comprender su importancia dividiremos el sistema en diversas areas:

Tejido cartilaginoso u osea . Propio de los Tunidos y los Cefalocordados.

Siendola notocorda la que dara lugar a la columna vertebral. La columna verebral a su vez evoluciona y se diferencia en distintas regiones.

En los anfibios se forma una region cervical, que forma el cuello y otra sacra que ayuda a sostener las extremidades posteriores.

En los reptiles,aves y mamiferos se forma un autentico cuello.

En los reptiles las primeras vertebras sirven para dar movimiento y rotacion a la cabeza.

En los peces existe un esqueleto visceral, formado por siete pares de arcos que sustentan las braquias y el corazon.

En los vertebrados los huesos mandibulares forman parte del esqueleto del craneo, mientras que los arcos branquiales son son las costillas que forman la caja toracica y se unen por detrás a las vertebras dorsales y por delante del esternon.

El esqueleto de las extremidades sufre tambien una evolucion, en los peces esta formado solo por una serie de varillas que constituyen las aletas.

En los mamiferos se forma el omoplato, ademas se sueldan los huesos de la pelvis.

El esqueleto de las extremidades sufre evolucion deacuerdo a su forma de locomocion.

Unos forman aletas y otros alas. En los animales saltadores se alargan los huesos de las extremidades posteriores como los conejos, canguros y ranas. En los corredores se les atrofian los dedos, por lo que para alargar las patas caminan sobre la punta de ellos, que se recubren por gruesas pezuñas.

El hueso es un tipo especial de tejido conjuntivo que es rígido y actúa de soporte de los tejidos blandos del organismo. Constituye el componente principal de casi todas las estructuras esqueléticas de los vertebrados adultos, que protegen los órganos vitales, permiten la locomoción y desempeñan un papel vital en la homeostasis (equilibrio) del calcio en el organismo. Hay una forma cortical y otra trabecular, llamadas respectivamente como hueso compacto y esponjoso (esqueleto). Se distingue de otro tipo de tejido conjuntivo duro que recibe el nombre de cartílago.

Esqueleto:

Los vertebrados poseen un grupo de estructuras más o menos rígidas, constituidas por cartílago o por hueso, o por una combinación de estos dos tipos de tejido conectivo. La más primitiva de estas estructuras es la notocorda, que es una espina dorsal de tejido cartilaginoso que poseen los peces. Los animales más desarrollados, desde el punto de vista evolutivo, poseen un esqueleto axial, formado por el cráneo, la columna vertebral y las costillas; y un esqueleto apendicular formado por las cinturas pélvica y pectoral, y por los apéndices.

Al principio, el esqueleto que se forma en el embrión de los animales superiores es cartilaginoso; el calcio y el tejido óseo se van depositando a medida que el organismo alcanza la madurez. En los seres humanos, el proceso de endurecimiento del hueso, denominado osificación, se completa en torno a los 25 años de edad. El último hueso que se osifica es el esternón.

El número total de huesos que posee un determinado animal varía con su edad porque muchos huesos se fusionan entre sí durante el proceso de osificación. El número promedio de estructuras esqueléticas diferentes en una persona joven es de 200, sin incluir los seis huesillos de los oídos. El esqueleto humano está sujeto a diferentes alteraciones patológicas, las más importantes de todas son las fracturas, el raquitismo, enfermedad deficitaria, y la osteoporosis.

Funciones de los huesos:

- El esqueleto es el principal determinante de la forma general del cuerpo; es complementado, en este sentido, por las masas musculares y el tejido adiposo.

- Los huesos junto con los músculos realizan la protección de órganos, vasos sanguíneos y nervios.

- En el ser humano el elemento sostén constituye una necesidad biológica, y está dado por el esqueleto y los músculos principalmente.

- Si elementos químicos ingresan, por accidente al organismo, los huesos los retienen evitando su posible acción perjudicial sobre el resto del organismo; es su función antitóxica.

- El esqueleto representa un gran depósito de Calcio y Fósforo, permitiendo la homeostasis del ion calcio y también del ion fósforo. Es su función metabólica.

- Una de las funciones de los huesos es el movimiento, ya sea de locomoción, masticación, prensión o postura.

- La función hemocitopoyética está dada por la médula ósea que es la responsable de la formación de las células de la sangre:

Glóbulos rojos (eritrocitos) transportan O2 y CO2

Glóbulos blancos (leucocitos) se encargan de la defensa

Plaquetas (trombocitos) se encargan de la coagulación

Sistema muscular.

Sistema muscular, todos los animales poseen unos organos de tejidoscontractil, encargados del movimiento.

Las celulas que forman el tejido muscular se agrupan en haces distribuidos por el cuerpo de los animales de maneras diversas.

Los animales diblasticos tienen los haces dispersos bajo el tegumento, a modo de red, contraen de este modo la entrada y salida del agua atraves del blastoporo, o por los poros y el osculo en las esponjas.

Las medusas utilizan la salida de agua para desplazarse a reaccion.

Los animales triblasticos acelomados (Plantelmintos,Nematodos,Nemertinos y Rotiferos) y en los moluscos, los haces musculares forman una capa continua unida al tegumento, que forma un saco musculo-cutaneo. Se mueven por la contraccion de este saco, que deforma el cuerpo en diversas direcciones.

Los cefalopodos utilizan estacontraccion del saco muscular para expulsar agua del cuerpo y como las medusas desplazarse por la fuerza de la reaccion.

Los animales triblasticos celomados metamericos(Anelidos, Artropodos y Vertebrados) tienen los haces musculares formando unos organos que se repiten por cada metamero, son musculos segmentarios.

En los artropodos y vertebrados tienen una forma definida y son independientes unos de otros.

Los Anelidos poseen ademas de musculos segmentarios sacos musculares. Los Anelidos se mueven por contracciones y retracciones sucesivas del cuerpo.

Los Artropodos poseen musculos insertos por medio de tendones en la parte interna de las piezas del caparazon externo de quitina. Contrayendolos permite que el animal se mueva, pues el caparazon esta debidamente articulado.

Igualmente ocurre con las patas, que realizan los movimientos de traslacion.

En los vertebrados tambien se insertan por tendoneslos musculos a los huesos del esqueleto.

Con su contraccion levantan las piezas esqueleticas, permitiendo a las diversas partes del cuerpo moverse. Mediante un juego de musculos antagonicos se consiguen movimientos opuestos sobre una misma articulacion.

Cuando uno de ellos se contrae, el otro se relaja. Estos musculos son particularmente importantes en las extremidades que realizan un movimiento activo.

En los peces la musculatura es muy potente y esta distribuida en pares de musculos, los miotomos, por todo el lomo y cola, dejando poco espacio a la cavidad celomica.

En las aves tiene gran desarrollo los musculos pectorales para mover las alas.

Los equinodermos presentan un aparato locomotor especial, son los pies ambulacrales, que actuan a modo de ventosas, impulsadas por el agua de mar. Bajo el tegumento poseen sacos musculares que, insertos en la parte interna de las placas calizas del caparazon, le permite cierto movimiento.

Los pedicelarios y las puas de los erizos poseen un musculo en su base que los mueve.

Los protozoos poseen organos especiales del movimiento, flagelos, cilios, o pueden deformar su cuerpo emitiendo pseudopodos.

Musculo es un tejido u órgano del cuerpo animal caracterizado por su capacidad para contraerse, por lo general en respuesta a un estímulo nervioso.

Durante las contracciones musculares, hileras de filamentos interdigitadas se deslizan una sobre otra por medio de puentes cruzados que actúan como ruedas. La energía que requiere este movimiento procede de mitocondrias densas que rodean las miofibrillas, que son la unidad básica de todo músculo. El tejido u órganos carnoso y blando que representan la parte activa del aparato locomotor. Están constituidos por la fibra muscular. Gracias a ellos se verifican los distintos movimientos del cuerpo y se mantienen unidas las piezas óseas que constituyen el esqueleto del cuerpo animal caracterizado por su capacidad para contraerse, por lo general en respuesta a un estímulo nervioso. La unidad básica de todo músculo es la miofibrilla, estructura filiforme muy pequeña formada por proteínas complejas. Cada célula muscular o fibra contiene varias miofibrillas, compuestas de miofilamentos de dos tipos, gruesos y delgados, que una disposición regular. Cada miofilamento grueso contiene varios cientos de moléculas de la proteína miosina. Los filamentos delgados contienen dos cadenas de la proteína actina. Las miofribrillas están formadas de hileras que alternan miofilamentos gruesos y delgados con sus extremos traslapados. Durante las contracciones musculares, estas hileras de filamentos interdigitadas se deslizan una sobre otra por medio de puentes cruzados que actúan como ruedas. La energía que requiere este movimiento procede de mitocondrias densas que rodean las miofibrillas.

Tipos de tejido muscular:

Músculo liso:

El músculo visceral o involuntario está compuesto de células con forma de huso con un núcleo central, que carecen de estrías transversales aunque muestran débiles estrías longitudinales. El estímulo para la contracción de los músculos lisos está mediado por el sistema nervioso vegetativo. El músculo liso se localiza en la piel, órganos internos, aparato reproductor, grandes vasos sanguíneos y aparato excretor.

Las células del músculo liso tienen forma de huso y son mononucleadas. La contracción del músculo liso es bastante prolongada y menos rápida que la del músculo estriado esquelético. Las fibras del músculo liso se disponen en forma de láminas preparadas en dos capas, una externa longitudinal y otra interna circular, que se pueden contraer alternativamente. Esta capacidad de contracción alternativa provoca variaciones en el diámetro de los vasos sanguíneos y regula el paso de fluidos, ya que los vasos se constriñen cuando las fibras del músculo se contraen; de esta manera se regulan la presión y la velocidad de flujo.

En otros casos, como ocurre en algunas partes del tracto digestivo, esta contracción alterna se utiliza para impulsar materiales poco fluidos, com el alimento.

Tejido muscular esquelético o estriado:

Este tipo de músculo está compuesto por fibras largas rodeadas de una membrana celular, el sarcolema. Las fibras son células fusiformes alargadas que contienen muchos núcleos y en las que se observa con claridad estrías longitudinales y transversales. Los músculos esqueléticos están inervados a partir del sistema nervioso central, y debido a que éste se halla en parte bajo control consciente, se llaman músculos voluntarios. La mayor parte de los músculos esqueléticos están unidos a zonas del esqueleto mediante inserciones de tejido conjuntivo llamadas tendones. Las contracciones del músculo esquelético permiten los movimientos de los distintos huesos y cartílagos del esqueleto. Los músculos esqueléticos forman la mayor parte de la masa corporal de los vertebrados.

Músculo estriado voluntario que generalmente está unido a dos o más huesos, ya sea directamente o por medio de fuertes cadenas de tejido conectivo denominadas tendones, ricos en fibras colágenas y elásticas. La mayoría de los músculos esqueléticos trabajan en grupos antagónicos, uno flexiona y otro extiende la articulación, aunque también dos grupos antagónicos pueden contraerse juntos para estabilizar una articulación. Esta acción muscular nos permite permanecer erectos.

Músculo cardiaco:

Este tipo de tejido muscular forma la mayor parte del corazón de los vertebrados. Las células presentan estriaciones longitudinales y transversales imperfectas y difieren del músculo esquelético sobre todo en la posición central de su núcleo y en la ramificación e interconexión de las fibras. El músculo cardiaco carece de control voluntario. Está inervado por el sistema nervioso vegetativo, aunque los impulsos procedentes de él sólo aumentan o disminuyen su actividad sin ser responsables de la contracción rítmica característica del miocardio vivo. El mecanismo de la contracción cardiaca se basa en la generación y trasmisión automática de impulsos.

Funciones:

El músculo liso se encuentra en órganos que también están formados por otros tejidos, como el corazón e intestino, que contienen capas de tejido conjuntivo. El músculo esquelético suele formar haces que componen estructuras musculares cuya función recuerda a un órgano. Con frecuencia, durante su acción retraen la piel de modo visible. Tales estructuras musculares tienen nombres que aluden a su forma, función e inserciones: por ejemplo, el músculo trapecio del dorso se llama de este modo porque se parece a la figura geométrica de este nombre, y el músculo masetero (del griego, masètèr, 'masticador') de la cara debe su nombre a su función masticatoria. Las fibras musculares se han clasificado, por su función, en fibras de contracción lenta (tipo I) y de contracción rápida (tipo II). La mayoría de los músculos esqueléticos están formados por ambos tipos de fibras, aunque uno de ellos predomine. Las fibras de contracción rápida, de color oscuro, se contraen con más velocidad y generan mucha potencia; las fibras de contracción lenta, más pálidas, están dotadas de gran resistencia. Esqueleto y musculatura : Comparacion

El esqueleto humano está formado por más de 200 huesos que se unen por bandas de tejido conjuntivo resistente y poco elástico denominadas ligamentos. Las distintas partes del cuerpo varían mucho en su grado de movilidad. Por ejemplo, el brazo a la altura del hombro se mueve libremente, mientras que la articulación de la rodilla, se reduce a un movimiento de bisagra. Los movimientos de cada vértebra son muy limitados y los huesos que forman el cráneo son inmóviles. Los movimientos de los huesos del esqueleto se llevan a cabo gracias a las contracciones de los músculos esqueléticos que se unen a los huesos a través de tendones. Estas contracciones musculares están controladas por el sistema nervioso.

Asi mismo los insectos son artrópodos que poseen tres pares de patas (por esta razón se los denomina hexápodos) y un cuerpo dividido en tres regiones segmentadas y claramente marcadas:

La cabeza: de seis a siete segmentos, con un par de antenas.

El tórax: tres segmentos, tres pares de patas y, por lo general, dos pares de alas.

El abdomen: once segmentos, salvo algunas excepciones, sin patas.

Vertebrados:

Un vertebrado es, como su propio nombre indica, un animal provisto de vértebras. Es un animal cuyo sistema nervioso tiene como centros el encéfalo, situado en la cabeza, y la médula espinal, dispuesta a modo de cordón a lo largo del dorso, encerrado el primero en una especie de caja ósea, el cráneo, y la segunda en la columna vertebral, o serie de segmentos óseos, denominados vértebras, articuladas entre sí de manera que, aun cuando constituyen un conjunto sólido, el animal puede moverse y doblar su cuerpo. Ésta es la razón de su nombre, derivado del verbo latino uduer o doblar

Se dividen en cinco clases:

Mamíferos: vertebrados que respiran aire por medio de pulmones, tienen un corazón dividido en cuatro cavidades, son de sangre caliente (homeotermos) y, en general, dan a luz a sus hijos vivos, que se alimentan durante la infancia mamando la leche que generan las hembras.

Aves: vertebrados de respiración pulmonar, con cuatro cavidades en el corazón, son homeotermos. Sus miembros superiores son alas y el cuerpo lo tienen revestido de plumas.

Las aves forman el grupo de animales vertebrados mejor caracterizados y, por consiguiente, más fáciles de definir. Podría decirse, como síntesis, que un ave es un vertebrado provisto de pico, revestido de plumas y con miembros anteriores transformados en alas. Más o menos desarrolladas, estos tres caracteres se hallan en todas las aves y, en cambio, no existen reunidos en ninguna otra clase de vertebrados. El más exclusivo de los tres es la existencia de plumas y el más general, el pico. Hay aves con las alas atrofiadas, pero ni una sin pico.

El pico de las aves ha sufrido modificaciones adaptadas a los tipos de alimento de consumen. Algo semejante ocurre con las patas, poseen cuatro dedos, tres hacia delante y uno hacia atrás. Los hay que sólo tiene tres dedos hacia delante y el más interno armado de una fuerte uña.

La gran agudeza visual de las aves se manifiesta por la presencia de estructuras especiales en la retina, zonas de máxima concentración de célula visuales, y adelgazamientos de la retina.

Reptiles: vertebrados de respiración pulmonar, con tres cavidades en el corazón, de sangre fría (poiquilotermos), cuerpo revestido de escamas, placas óseas y pile lisa.

Los reptiles son un grupo de vertebrados que se caracterizan por presentar el cuerpo cubierto de escamas y por caminar arrastrando el vientre sobre el suelo. Algunos reptiles tienen cuatro patas muy cortas, como la tortuga y os cocodrilos, otros carecen de ellas, como las serpientes.

Son animales ovíparos y poiquilotermos. Respiran por pulmones y viven tanto en tierra firme como dentro del agua, saliendo de vez en cuando para espirar.

Anfibios o batracios: vertebrados que en su primera edad respiran el oxígeno disuelto en el agua y que tienen el corazón separado en dos cavidades; cuando son adultos su respiración es pulmonar y obtienen una tercera cavidad en el corazón.

Los anfibios son animales que, en la primera etapa de vida, viven siempre en el agua y respiran por branquias como los peces. Cuando son adultos pueden vivir tanto en agua como en tierra y respiran por pulmones y a través de la piel.

Su piel está recubierta por una mucosidad que impide que se seque. Poseen cuatro patas; las posteriores con largas y fuertes, adaptadas al salto y a la natación. Poseen cinco dedos unidos por una membrana. Las patas anteriores son más cortas y sólo tienen cuatro dedos que carecen de membrana. La boca de estos animales está provista de unos diminutos dientes.

Peces: vertebrados eminentemente acuáticos, de respiración branquial en todas las edades, con sólo dos cavidades en el corazón y sangre fría.

Organización del cuerpo :

Los peces tienen forma fusiforme (alargados y más anchos en el centro), lo que les proporciona una forma muy hidrodinámica. Tienen la mayor parte de sus órganos internos comprimidos en su parte inferior delantera. El resto de su cuerpo está relleno de bloques musculares que producen los movimientos natatorios. Ésta es la forma de un pez óseo modelo. Muchos peces óseos tienen formas muy extrañas (peces planos, por ejemplo), además de las rayas (elasmobranquios).

Una parte principal del cuerpo de los peces son las aletas. Son prolongaciones del cuerpo sostenidas por radios óseos o cartilaginosos, como en los actinopterigios, o lobuladas o adiposas, sin radios, como, en los sarcopterigios. Hay aletas pares y medias o impares. Las pares son las pectorales y las pélvicas. Éstas giran para hacer que el pez suba o baje y hacen que el pez gire sobre su propio eje junto a la dorsal. Las medias son la dorsal, la anal o ventral y la caudal o cola. La cola le impulsa hacia delante, y gira hacia los lados combinando diferentes aletas.

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