Che cos'è la cefalizzazione? Definizione ed esempi

In zoologia, la cefalizzazione è la tendenza evolutiva verso la concentrazione del tessuto nervoso, della bocca e degli organi di senso verso l'estremità anteriore di un animale. Gli organismi completamente cefalizzati hanno testa e cervello, mentre gli animali meno cefalizzati presentano una o più regioni di tessuto nervoso. La cefalizzazione è associata alla simmetria bilaterale e al movimento con la testa rivolta in avanti.

Key Takeaways: Cefalizzazione

• La cefalizzazione è definita come la tendenza evolutiva verso la centralizzazione del sistema nervoso e lo sviluppo di una testa e un cervello.
• Gli organismi cefalizzati presentano una simmetria bilaterale. Gli organi o i tessuti sensoriali si concentrano sopra o vicino alla testa, che si trova nella parte anteriore dell'animale mentre avanza. La bocca si trova anche vicino alla parte anteriore della creatura.
• I vantaggi della cefalizzazione sono lo sviluppo di un sistema neurale complesso e l'intelligenza, il raggruppamento dei sensi per aiutare un animale a rilevare rapidamente cibo e minacce e un'analisi superiore delle fonti alimentari.
• Gli organismi radialmente simmetrici mancano di cefalizzazione. Il tessuto nervoso e i sensi in genere ricevono informazioni da più direzioni. L'orifizio orale è spesso vicino al centro del corpo.

vantaggi

La cefalizzazione offre a un organismo tre vantaggi. Innanzitutto, consente lo sviluppo di un cervello. Il cervello funge da centro di controllo per organizzare e controllare le informazioni sensoriali. Nel tempo, gli animali possono evolvere complessi sistemi neurali e sviluppare una maggiore intelligenza. Il secondo vantaggio della cefalizzazione è che gli organi di senso possono raggrupparsi nella parte anteriore del corpo. Questo aiuta un organismo rivolto in avanti a scansionare efficacemente il suo ambiente in modo da poter individuare cibo e riparo ed evitare predatori e altri pericoli. Fondamentalmente, la parte frontale dell'animale rileva prima gli stimoli, mentre l'organismo avanza. In terzo luogo, le tendenze di cefalizzazione tendono ad avvicinare la bocca agli organi di senso e al cervello. L'effetto netto è che un animale può analizzare rapidamente le fonti alimentari. I predatori hanno spesso organi di senso speciali vicino alla cavità orale per ottenere informazioni sulle prede quando è troppo vicino per la vista e l'udito. Ad esempio i gatti hanno delle vibrisse (baffi) che percepiscono la preda nell'oscurità e quando è troppo vicino per essere visto. Gli squali hanno elettrorecettori chiamati ampolle di Lorenzini che consentono loro di mappare la posizione della preda.

La cefalizzazione provoca animali che hanno la testa con cervello e organi di senso raggruppati sulla testa. Mike Schultz / EyeEm / Getty Images

Esempi di cefalizzazione

Tre gruppi di animali presentano un alto grado di cefalizzazione: vertebrati, artropodi e molluschi cefalopodi. Esempi di vertebrati includono esseri umani, serpenti e uccelli. Esempi di artropodi includono aragoste, formiche e ragni. Esempi di cefalopodi includono polpi, calamari e seppie. Gli animali di questi tre gruppi presentano simmetria bilaterale, movimento in avanti e cervelli ben sviluppati. Le specie di questi tre gruppi sono considerate gli organismi più intelligenti del pianeta.

Molti altri tipi di animali mancano di cervelli veri, ma hanno gangli cerebrali. Mentre la "testa" può essere definita meno chiaramente, è facile identificare la parte anteriore e posteriore della creatura. Gli organi di senso o il tessuto sensoriale e la bocca o la cavità orale si trovano vicino alla parte anteriore. La locomozione posiziona il gruppo di tessuto nervoso, organi di senso e bocca verso la parte anteriore. Mentre il sistema nervoso di questi animali è meno centralizzato, si verifica ancora l'apprendimento associativo. Lumache, vermi piatti e nematodi sono esempi di organismi con un grado minore di cefalizzazione.

Grappoli di neuroni attorno a una campana di meduse consentono di elaborare input sensoriali a 360 gradi. Feria Hikmet Noraddin / EyeEm / Getty Images

Animali che mancano di cefalizzazione

La cefalizzazione non offre un vantaggio agli organismi fluttuanti o sessili. Molte specie acquatiche presentano una simmetria radiale. Esempi includono echinodermi (stelle marine, ricci di mare, cetrioli di mare) e cnidari (coralli, anemoni, meduse). Gli animali che non possono muoversi o sono soggetti a correnti devono essere in grado di trovare cibo e difendersi dalle minacce da qualsiasi direzione. La maggior parte dei libri di testo introduttivi elenca questi animali come acefalici o privi di cefalizzazione. Sebbene sia vero che nessuna di queste creature ha un cervello o un sistema nervoso centrale, il loro tessuto neurale è organizzato per consentire una rapida eccitazione muscolare ed elaborazione sensoriale. I moderni zoologi invertebrati hanno identificato le reti nervose in queste creature. Gli animali che mancano di cefalizzazione non sono meno evoluti rispetto a quelli con cervello. È semplicemente che si adattano a un diverso tipo di habitat.

fonti

• Brusca, Richard C. (2016). Introduzione alla Bilateria e al Phylum Xenacoelomorpha | La triploblastica e la simmetria bilaterale forniscono nuove vie per le radiazioni animali. invertebrati. Sinauer Associates. pp. 345-372. ISBN 978-1605353753.
• Gans, C. & Northcutt, R. G. (1983). Cresta neurale e origine dei vertebrati: una nuova testa. Scienza 220. pp. 268-273.
• Jandzik, D .; Garnett, A. T .; Square, T. A .; Cattell, M. V .; Yu, J. K .; Medeiros, D. M. (2015). "Evoluzione della nuova testa di vertebrato per cooptazione di un antico tessuto scheletrico cordato". Natura. 518: 534-537. doi: 10.1038 / nature14000
• Satterlie, Richard (2017). Neurobiologia cnidaria. The Oxford Handbook of Invertebrate Neurobiology, a cura di John H. Byrne. DOI: 10.1093 / oxfordhb / 9780190456757.013.7
• Satterlie, Richard A. (2011). Le meduse hanno un sistema nervoso centrale? Journal of Experimental Biology. 214: 1215-1223. doi: 10,1242 / jeb.043687