ECTS - University of Pisa
Il corso fornisce le conoscenze di base per la comprensione dell’anatomia dei vertebrati (incluso l’uomo), delle modalità essenziali con cui questa viene creata durante lo sviluppo e delle sue modificazioni evolutive.
La conoscenza della struttura anatomica dei vertebrati è essenziale per comprendere i rapporti evolutivi tra i vari vertebrati, gli adattamenti e il mondo in cui vivono. Fornisce anche il presupposto necessario per la comprensione degli aspetti funzionali e della fisiologia di questi animali.
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di identificare e descrivere le varie parti anatomiche del corpo dei vertebrati oggetto del programma, e di correlarle da un punto di vista funzionale ed evolutivo.
The course gives the basic knowledge for understanding the anatomy of the vertebrates (including human), and the essential modalities of how the anatomy is created during development and modified during evolution.
Knowledge of the anatomical structure of the vertebrates is essential to understand their evolutionary relationships, their adaptations and the environment where they live. It is also essential for understanding the functional aspects and the physiology of these animals.
At the end of the course, students will be able to identify and describe the diverse anatomical structures of vertebrates included in the course program, and also to correlate such structures from a functional and evolutionary point of view.
Durante la discussione in sede d’esame orale sarà verificata la conoscenza della materia, con una particolare attenzione alla capacità di sapersi orientare sulle varie preparazioni anatomiche presentate. Lo studente dovrà dimostrare le sue conoscenze attraverso un linguaggio appropriato, dimostrando di aver appreso i caratteri distintivi principali delle strutture anatomiche dei diversi vertebrati.
Le esercitazioni costituiranno un utile momento di approfondimento in itinere, durante le quali gli studenti potranno esercitare ciò che è stato esposto nelle lezioni frontali su preparati anatomici adeguati.
During the oral examination discussion, knowledge of the subject matter will be tested, with an emphasis on the ability to distinguish the various anatomical preparations presented. The student will be expected to demonstrate his/her knowledge through an appropriate language, showing that he/she has learned the main distinguishing features of the anatomical structures of different vertebrates.
Lab exercises will be a useful moment for verifying on anatomical preparations and models what presented in the lectures.
Alla fine del corso lo studente sarà in grado di identificare i vari gruppi di vertebrati, avendo acquisito le capacità diagnostiche essenziali per il loro esame e riconoscimento sistematico.
Sarà quindi in grado di identificare preparati o frammenti anatomici che gli vengano presentati come riferibili a una specie o ad un gruppo di specie di vertebrati e/o di orientarsi su come effettuare una ricerca (bibliografica, in rete o altro) per poter riconoscere questi preparati o frammenti.
The student will be able to identify the main group of vertebrates and to acquire the diagnostic abilities essential for their examination and systematic attribution.
Student will then be able to identify the presented anatomical preparations or fragments referable to a vertebrate species or group of species and/or to orient himself/herself on how to conduct a search (bibliographic, online or otherwise) in order to recognize these preparations or fragments.
Durante le lezioni e le esercitazioni parte della discussione sarà dedicata al riconoscimento di preparati anatomici dei vari gruppi di vertebrati. In queste sedi sarà verificata la capacità dello studente di saper riconoscere quanto viene lui presentato, motivandone le ragioni. A questo fine è raccomandata la presenza in aula e alle esercitazioni allo scopo di sviluppare al meglio l'autonomia di giudizio.
During the lectures and practicals part of the discussion will be devoted to the recognition of anatomical parts characteristic of the various vertebrates. The student should be able to recognize what is presented to him/her, explaining the reasons for his interpretation. He/she should demonstrate to have clear knowledge of the anatomical plan of the various systems (also by drawings their essential schemes) and of the evolutionary relationships among the various vertebrates, critically explaining the reasons for his/her assumptions.
Lo studente potrà acquisire interesse e sensibilità alle problematiche di:
- evoluzione e filogenesi dei vertebrati
- conservazione e salvaguardia della biodiversità dei vertebrati
Inoltre imparerà a riconoscere i diversi gruppi di vertebrati grazie a specifiche caratteristiche diagnostiche, e sarà incoraggiato a esporre le proprie opinioni ed a discutere le proprie deduzioni
The student will acquire interests and dedication to the following aspects:
- Phylogeny and evolution of the vertebrates
- Conservation and protection of vertebrate biodiversity.
He/she will also learn to recognize different groups of vertebrates by specific diagnostic features, and he will be encouraged to state his opinions and discuss his inferences
L’acquisizione dei comportamenti verrà rilevata durante tutta la durata del corso, in particolare in occasione delle esercitazioni quando lo studente sarà in presenza di preparati anatomici e verrà incoraggiato a illustrarli e descriverli.
Acquisition of behaviors will be appreciated throughout the course, particularly during exercises when the student will be in the presence of anatomical preparations and will be encouraged to illustrate and describe them.
Si ritengono utili conoscenze di base di:
- Citologia e Istologia
- Biologia dello Sviluppo
- Zoologia
Lo studente è invitato a verificare l'esistenza di eventuali propedeuticità consultando il Regolamento del Corso di studi relativo al proprio anno di immatricolazione. Un esame sostenuto in violazione delle regole di propedeuticità è nullo (Regolamento didattico d’Ateneo, art. 24, comma 3)
Basic knowledge of the following topics will be useful:
- Cytology and Histology
- Developmental Biology
- Zoology
The student is invited to check the existence of any propedeuticity by consulting the Course Regulations related to his/her enrolment year. An examination taken in violation of the rules of propedeuticity is invalid (Regolamento didattico d’Ateneo, art. 24, comma 3)
Le lezioni frontali prevedono l'uso di presentazioni Power Point e verranno tenute in lingua italiana.
Le esercitazioni (anch'esse in italiano) vengono svolte nella aula ES3 Polo Nobili, al Museo di Storia Naturale di Calci, e al Museo Anatomico Veterinario. Durante le esercitazioni i preparati e modelli anatomici (tessuti scheletrico, tegumentario, nervoso, circolatorio etc.) vengono esaminati dagli studenti con l'indicazione di riconoscerli, descriverli e commentarli. La partecipazione di colleghi dei due Musei coinvolti consente anche l'acquisizione di ulteriori informazioni relative agli aspetti ecologici, fisiologici, comportamentali etc. delle specie in esame o di specie correlate
Vengono inoltre segnalate attività seminariali o sul campo cui i ragazzi possono partecipare.
Il docente fornisce il materiale didattico (slides Power Point e altro) al termine di ogni lezione, caricandolo sui portali dedicati ed indica i testi di riferimento.
Ricevimenti sono tenuti in giorni settimanali indicati all'inizio del corso, previo appuntamento concordato per email o telefono.
Frontal lectures make use of Power Point presentations and will be given in Italian.
The lab exercises (also given in Italian) are held in the ES3 classroom (Polo Nobili), at the Natural History Museum of Calci and at the Veterinary Anatomical Museum. In these activities the anatomical preparations and models (skeletal, integumentary, nervous, circulatory, excretory systems) are examined by the students that are asked to recognize, describe them and comment on them. The participation of colleagues of the two Museums allows the gathering of further informations relative to the ecological, physiological, behavioural aspects of the examined or closely correlated species.
Seminars relevant to the course topics are recommended to the students.
The teacher provides the Power Point presentations and other relevant material to the students uploeaded on the dedicated web pages (usually at the end of each lecture) and recommends reference textbooks.
Receptions of students are held upon email or phone appointment at fixed days during the week, that are communicated at the beginning of the course.
Introduzione al corso. Presentazione dei testi consigliati. La creazione della forma durante lo sviluppo (ontogenesi) e la sua modificazione durante l'evoluzione. Rapporti dell'anatomia con l'embriologia e la biologia dello sviluppo. Definizioni dei piani di sezione: longitudinale, sagittale, orizzontale, trasversale. Caratteristiche diagnostiche dei cordati e loro posizione sistematica. Aspetti distintivi dei vertebrati e loro organizzazione generale.
Gli Emicordati. Le ascidie come esempio di Urocordati. Anatomia della larva natante di ascidia e dell'adulto. L'anfiosso e i cefalocordati. Anatomia dell'anfiosso: fessure branchiali, muscolatura metamerica, sistema digerente ed alimentazione; sistema circolatorio; notocorda e tubo neurale. Novità evolutive e strutturali dei vertebrati a livello dei vari apparati. Cefalizzazione, comparsa di cranio e vertebre. Embriologia essenziale dei vertebrati. Tipi di uova, segmentazione, gastrulazione, neurulazione; formazione degli abbozzi embrionali.
Notocorda, somiti, lamine laterali e celoma. Cavità del corpo: setto trasverso, cavità pericardica e cavità pleuroperitoneale; comparsa del diaframma e formazione di cavità pleuriche e peritoneale separate. Un quadro di insieme dei derivati essenziali dei foglietti embrionali (cenni). Classificazione dei vertebrati e definizioni di agnati, gnatostomi, anamni, amnioti, ittiopsidi e tetrapodi. Sistematica tradizionale e cladistica (cenni). Aspetti generali della filogenesi dei Vertebrati. Agnati fossili e forme attuali. Ciclostomi (lamprede e missine): caratteri morfologici principali. Ostracodermi. La comparsa delle mascelle e i primi Gnatostomi. I placodermi e gli Acantodi. I Pesci cartilaginei attuali (Condroitti): elasmobranchi (squali e razze) e olocefali (chimere). I Pesci ossei (Osteitti. Attinopterigi (Paleoniscoidei, Brachiopterigi, Condrostei, Olostei, Teleostei). Sarcopterigi: Actinisti, Dipnoi, Ripidisti. Dai Sarcopterigi Ripidisti ai primi tetrapodi. Aspetti generali della transizione adattativa alla vita sulla terraferma. Eusthenopteron e gli Ittiostegali; Tiktaalik. L'archipterigio uniradiato e la sua trasformazione evolutiva nell'arto. Classificazione degli anfibi. Gli Anfibi del Paleozoico e gli Anfibi moderni. Aspetti generali della biologia degli anfibi attuali. I Seymouriomorpha e l'origine dei Rettili.
La comparsa dell'uovo amniote: descrizione. Breve rassegna delle modalità di sviluppo precoce nei pesci condrostei, olostei, teleostei e dipnoi in confronto agli anfibi. Fenestrature temporali ed aspetti generali della classificazione dei Rettili. Anapsidi, Diapsidi, Parapsidi e Sinapsidi: il significato delle fenestrature nell'analisi dei rapporti filetici nei Rettili e possibili revisioni della sistematica tradizionale. Principali caratteri distintivi e linee filetiche dei rettili. Principali caratteri distintivi e linee filetiche dei rettili: gli anapsidi, i diapsidi, i sinapsidi. I cotilosauri e i cheloni attuali. I Diapsidi: i Lepidosauri e gli Arcosauri. Filogenesi degli Arcosauri: Pterosauri, Saurischi, Ornitischi (generalità ed esempi). Gli Arcosauri e l'origine degli Uccelli. Archeopteryx (generalità). Classificazione degli Uccelli e caratteristiche distintive (generalità ed esempi dei Paleorniti e Neorniti). I Sinapsidi e la linea che porta ai Mammiferi.
Generalità sul tegumento dei vertebrati. Derivazione embrionale e struttura della cute: epidermide e derma. Strato corneo. Tegumento di Agnati, Pesci cartilaginei, Pesci ossei. Piastre osse degli ostracodermi e placodermi, scaglie cosmoidi, ganoidi, cicloidi e ctenoidi. Tegumento degli Anfibi. Tegumento dei Rettili; aspetti generali della formazione delle squame. Struttura generale del carapace e piastrone dei cheloni: componente cornea e ossea. Tegumento degli Uccelli: morfologia e sviluppo delle penne. Tegumento dei Mammiferi. Formazione ed annessi dei peli. Corna e palchi dei Mammiferi. Fanoni.
Introduzione al sistema scheletrico. Ossificazione endocondrale e membranosa. Dermascheletro e endoscheletro. Componenti del cranio: splancnocranio, condrocranio, dermatocranio. Tessuti che contribuiscono al cranio: creste neurali e mesoderma. Sviluppo embrionale del cranio e cranio dell'adulto nei Ciclostomi. Agnati e Gnatostomi: ipotesi evolutiva della comparsa delle mascelle. Il cranio cartilagineo dei Condroitti. Schema generale del cranio dei Vertebrati: pezzi ossei a livello del condrocranio, dello splancnocranio e del dermatocranio. Cranio dei primi pesci ossei Attinopterigi e Sarcopterigi come piano base per l'evoluzione del cranio gnatostoma. Il cranio di Eusthenopteron. Evoluzione e caratteri peculiari del cranio nelle varie linee di Osteitti: Polypterus, Amia calva, dipnoi (cenni). Evoluzione, alleggerimento e semplificazione del cranio nella linea verso i Teleostei. Modificazione dello scheletro craniale nella transizione ai Tetrapodi: le coane.
Cranio degli Anfibi Paleozoici. Cranio degli Anfibi moderni. Evoluzione del cranio dagli Anfibi ai Rettili. Fenestrature temporali e analisi dei vari tipi di fenestrature: anapside, sinapside, diapside, parapside (euriapside). Cranio anapside dei Cheloni. Cranio diapside tipico dei Rincocefali. Crani diapsidi modificati di Lacertiliani ed Ofidi. Cinesi cranica negli Squamati. Cranio dei Loricati: condizione diapside, evoluzione di un palato secondario, disposizione tecodonte. Cranio diapside modificato degli Uccelli.
Creste neurali e sviluppo cranio-facciale. Controllo molecolare dello sviluppo del becco nei fringuelli di Darwin: BMP e calmodulina regolano le dimensioni del becco. Studio morfometrico delle dimensioni del cranio di arcosauri e uccelli e modificazione sperimentale del becco di pollo ad una facies rettiliana. Caratteristiche del cranio dei Mammiferi legate al forte aumento del volume dell'encefalo. Esame del tipo medio di cranio dei Mammiferi. I Sinapsidi e l'evoluzione del cranio dei Mammiferi. Formazione di ossa composte; palato secondario osseo; completamento della catena degli ossicini dell'orecchio medio e nuova articolazione della mandibola al cranio; formazione del meato uditivo esterno e comparsa del timpanico. Ossa composite del cranio dei Mammiferi: occipitale, sfenoide, temporale; fosse nasali e turbinati. Apparato iobranchiale (generalità).
Generalità sullo scheletro assile. Sviluppo delle vertebre. Morfologia generale delle vertebre. Scheletro assile e vertebre rudimentali dei Ciclostomi e Condrostei. Colonna vertebrale dei Pesci. Colonna vertebrale tipica dei tetrapodi e sue regioni (cervicale, toracica, lombare, sacrale, caudale). Geni Hox e regolazione del destino degli sclerotomi. Contributo di sclerotomi anteriori alla regione occipitale del cranio dei vertebrati. Geni Hox e identità vertebrale. Modificazione dell’espressione di Hoxd4 portano alla trasformazione di abbozzi occipitali in abbozzi cervicali “riportando indietro” l’evoluzione.
Modificazione dell'espressione di geni Hox e conversione delle vertebre cervicali in vertebre di tipo toracico nei serpenti. Regolazione del numero delle vertebre: il caso dei serpenti. Un meccanismo "oscillatorio" di espressione genica costituisce un orologio molecolare che regola la somitogenesi. "Clock and wavefront" model. Piano strutturale dell’arto nei vertebrati (stilopodio, zeugopodio, autopodio e pezzi principali degli arti anteriore e posteriore). Sviluppo dell’arto. Interazioni induttive nella morfogenesi dell’arto: cresta ectodermica apicale, zona di progressione, zona di attività polarizzante. Patterning dell'arto. Geni Hox e sviluppo dell’arto (generalità). Pinne impari e pinne pari. Confronto tra organizzazione delle pinne e degli arti; transizione evolutiva pinne-arti. nei Tetrapodi. L’arto anteriore dei dinosauri e l'ala degli Uccelli: controversa corrispondenza delle dita. Diversità morfologica e adattamenti dell'arto. Coste e sterno. Cinture pettorali e pelviche negli Ittiopsidi e nei Tetrapodi: struttura generale e modificazioni evolutive. Struttura di carapace e piastrone nei cheloni.
Definizioni e descrizione generale del sistema nervoso centrale e periferico dell'adulto. Concetti di base: fibre afferenti ed efferenti, sensibilità somatica (estero- e propriocettiva) e viscerale, generale e speciale. Neuroni e glia. Aspetti generali dello sviluppo del sistema nervoso: formazione della piastra neurale e del tubo neurale. Formazione delle tre vescicole encefaliche (prosencefalo, mesencefalo, rombencefalo); stadio a cinque vescicole (telecefalo, diencefalo, mesencefalo, metencefalo, mielencefalo). Contributo generale di tubo neurale, creste neurali e placodi ectodermici alla formazione del sistema nervoso.
Organi di senso. Chemiorecettori. Epitelio olfattivo: organizzazione istologica. Organo vomeronasale. Recettori gustativi. Recettori cutanei. Propriocettori: fusi neuromuscolari e organi tendinei. Sistema della linea laterale: canali della linea laterale, neuromasti e loro organizzazione. Sviluppo del labirinto membranoso dell’orecchio interno; utricolo e sacculo, canali semicircolari. Recettori statici (creste ampollari e macule). Recettori acustici: lagena, coclea, papilla basilare ed organo del Corti e loro evoluzione nei tetrapodi. Anatomia generale ed istologia dell’occhio: sclera, cornea, coroide, retina; corpo ciliare, iride, cristallino, corpo vitreo; macula lutea, fovea centrale. Meccanismi di accomodazione dell'occhio. Organi parietale e pineale.
Anatomia del midollo spinale nei Mammiferi e aspetti generali del suo sviluppo. Solco di His; lamine fondamentali, lamine alari; corna dorsali e ventrali e organizzazione funzionale del midollo spinale. Il midollo spinale dei Mammiferi: sostanza bianca e sostanza grigia. Organizzazione del midollo spinale in altri vertebrati (generalità).
Schema di arco riflesso. Vie proprie e vie di connessione. Vie ascendenti: via spino-talamo-corticale o lemnisco spinale; via spino-bulbo-talamo-corticale o lemnisco mediale. Altre vie ascendenti. Via discendente cortico spinale o via piramidale ed altre vie discendenti. Sistema nervoso autonomo simpatico e parasimpatico: organizzazione ed aspetti funzionali. Morfologia generale dei vari distretti dell'encefalo: telencefalo, diencefalo, mesencefalo, metencefalo, mielencefalo. Il mielencefalo. Organizzazione generale in aree somatosensitiva, viscerosentiva, visceromotrice, somatomotrice (colonne laterale, intermedio-laterale, intermedio-mediale, mediale). Organizzazione generale della testa: archi viscerali, somitomeri, branchiomeri e relativa innervazione. Organizzazione segmentale del rombencefalo: rombomeri. I nervi cranici: generalità. Nervi cranici motori (III, IV, VI, XII); nervi spino-occipitali (cenni). Nervi cranici sensitivi: nervo 0 (terminale), nervo vomeronasale, nervo I, nervo II, nervo VIII; vie acustiche. Il nervo VIII: vie vestibolari. Nervi della linea laterale. Nervi motori: oculomotore (III), trocleare (IV), abducente (VI); l'ipoglosso (XII) e i nervi spino-occipitali. I nervi cranici misti (V, VII, IX, X, XI); organizzazione generale, loro componenti funzionali e connettività. Nuclei dei nervi cranici, nuclei associativi e di coordinamento (gracile, cuneato, olive). Formazione reticolare: aspetti generali della sua organizzazione e funzione. Sistema reticolare ascendente e discendente. La via extrapiramidale. Il Cervelletto: anatomia generale e funzioni generali. Archicerebello, paleocerebello e neocerebello. Sviluppo relativo del cervelletto nei vari vertebrati. Vie afferenti ed efferenti. Corteccia cerebellare: tipi cellulari e loro connessioni principali; fibre muscose e rampicanti. Nuclei cerebellari profondi. Nuclei pontini e via cortico-ponto-cerebellare dei Mammiferi. Il mesencefalo. Mesencefalo: tetto e corpo. Lamina quadrigemella e collicoli superiori ed inferiori dei Mammiferi. Vie afferenti (vie visive ed acustiche) nei bassi vertebrati e nei Mammiferi. Organizzazione stratificata del tetto mesencefalico nei Rettili. Via retino tettale nei bassi Vertebrati e vie visive primaria e secondaria nei Mammiferi. Vie efferenti mesencefaliche. Nuclei motori del II e IV nervo; sostanza reticolare mesencefalica; nucleo rosso. Diencefalo: generalità. Epitalamo. Organi parietali anteriore e posteriore. Organizzazione generale del Talamo. Ipotalamo. Aspetti generale dell'evoluzione del telencefalo. Telencefalo: organizzazione e morfogenesi. Telencefalo everso degli attinopterigi. Pallio dorsale (isocortex o neocortex) dei Mammiferi. Pallio laterale, pallio mediale; neocortex, archicortex e paleocortex. Organizzazione degli emisferi cerebrali nell’uomo; lobi cerebrali e loro funzione. Aree sensitive, associative e motrici della isocortex; nuclei della base (generalità).
Generalità sul sistema circolatorio. Struttura istologica essenziale dei vasi. Dalla circolazione semplice alla circolazione doppia. Sviluppo dell’apparato cardiovascolare. Vene e arterie vitelline; vene e arterie ombelicali. I sistemi porta-epatico e porta renale. Gli archi aortici. Il sistema cardiovascolare dell’anfiosso. Sistema circolatorio dei Condroitti come schema di base per i Vertebrati. Struttura generale del cuore dei Condroitti: seno venoso, atrio, ventricolo, cono arterioso. Aorta ventrale e dorsale, arterie carotidi, arterie celiaca e arterie mesenteriche, succlavia e iliaca. Sistema venoso. Modificazioni degli archi aortici e del cuore nei vari Vertebrati: Rettili (Cheloni, Squamati e Loricati), Uccelli e Mammiferi. Evoluzione del sistema venoso: vene cardinali, sistema portale renale, vena cava posteriore e anteriore. Sistema respiratorio: branchie negli Agnati, Condroitti ed Osteitti.
Sistema respiratorio negli Ittiopsidi. Lamelle branchiali primarie e secondarie. Modalità generali dello scambio respiratorio sulle branchie. Flusso di acqua attraverso le branchie. Sistemi integrativi di respirazione nei Teleostei (generalità). Vescica natatoria (cenni). Respirazione polmonare nei Dipnoi. Polmoni dei tetrapodi. Anatomia generale e ventilazione nei polmoni di Anfibi e Rettili (generalità). Polmoni e sacchi aerei negli Uccelli; modalità di ventilazione nell’albero respiratorio degli Uccelli (generalità). Polmoni e scambi respiratori nei Mammiferi (generalità).
Sistema escretore. Struttura del nefrone. Il tubulo renale dei Mammiferi; corpuscolo renale, capsula di Bowman, glomerulo renale; tubulo contorto prossimale e distale, ansa di Henle. Struttura del rene dei Mammiferi. Sviluppo del sistema escretore: concetti di olonefro, pronefro, mesonefro, metanefro, opistonefro. Generalità sulla regolazione dell'equilibrio idrico-salino e sugli adattamenti per il suo mantenimento; amminotelismo, ureotelismo, uricotelismo.
Sistema riproduttore. Anatomia generale e sviluppo dell'apparato riproduttore nei vari gruppi di Vertebrati. Differenze nell'apparato riproduttore femminile e maschile. Annessi embrionali e placentazione.
Introduction to the course. Presentation of textbooks. The making of the form during development (ontogenesis) and its modification during evolution. Connections to embryology and developmental biology. Definitions of longitudinal, sagittal, horizontal, transversal planes. Diagnostic features and general organization of the vertebrates.
The Hemichordates. Ascidians as an example of Urochordates. Anatomy of the ascidian swimming larvae and of the adult stage. The amphioxus and the cephalochordates. Anatomy of the amphioxus: branchial openings, metameric muscles, digestive system and feeding; circulatory system; notochord and neural tube. Evolutionary novelties of the vertebrates at the anatomical level. Cephalization, evolution aof skull and vertebrae. Essential embryology: patterns of egg organization, egg cleavage, gastrulation, neurulation; early organogenesis.
Notochord, somites, lateral plate mesoderm, coelom. Body cavities: transversal septum, pericardic and pleuroperitoneal cavities. The diaphragm and the formation of pleural and peritoneal cavities. Essential derivatives of the germ layer. Vertebrate taxonomy and definitions of agnathans, gnatosthomes, anamniotes, amniotes, ichthyopsida and tetrapoda. Cladistic and traditional schemes (general aspects). General aspects of vertebrate phylogeny. Fossil and living agnathans. Lampreys and hagfishes: main morphological aspects. Ostracoderms. The appearance of jaws and first gnathosthomes: Placoderms and Acanthodians. Living cartilagineous fishes: Elasmobranchs (sharks and rays) and olocephalians (chimeras). Bony fishes (Osteichthyes): Actinopterigians. Sarcopterigians: Actinistia, Dipnoans, Choanata. From Choanata to the first Tetrapods. General aspects of the transition to land.
Eusthenopteron and Ichtyostegalians; Tiktaalik. Uniradiate archipterigium and its evolution into limb. Amphibian classification. Paleozoic and modern Amphibians. General features of living amphibians. The Antracosauria and the origins of Reptiles.
The amniote egg and its development compared to fish and amphibian egg.
Temporal fenestrae and general classification of the Reptiles: Anapsida, Diapsida, Parapsida and Sinapsida and possible revisions. Main distictive characters of reptilian lineages. The cotilosauria and the chelonians. Diapsid Lepidosaurians and Archosaurians. Archosaurian phylogeny: Pterosauria, Saurischia, Ornitischia (general aspects and examples). The origin of birds: Archeopteryx. Classification of the Birds and their main characters. The Synapsida the Mammalian line of evolution.
Vertebrate integumentary tissue. Embryonic derivation and skin structure: epidermis and derma. Integument of Agnathans, cartilagineous and bony fishes. Bony plates in ostracoderms and placoderms; cosmoid, ganoid, cicloid and ctenoid scales. Amphibian skin. The skin of reptiles and horny scales. The carapax and plastron of chelonians: horny and bony components. The skin of birds: morphology and development of feathers. Mammalian skin; development and morphology of hairs. Horns, antlers, claws and other horny derivatives of the mammalian skin. Baleen.
The skeletal system. Endochondral and membranous ossification. Dermaskeleton and endoskeleton. The skull: splanchnocranium, chondrocranium and dermatocranium. Neural crest and mesodermal components of the skull. Embryonic and adult skull in the Cyclostomes. Agnathans and Gnathostomes: evolutionary scenarios for jaws appearance. The cartilagineous skull of the Chondrichthyans. General plan of the Vertebrate skull: components of the chondrocranium, splanchnocranium and dermatocranium. The skull of the early bony fishes as a ground plan for the evolution of the Gnathostome skull. The skull of Eusthenopteron. Evolution and peculiar characters of the skull in Polypterus, Amia calva, Dipnoi. Evolution and simplification of the skull towards Teleosteans. The appearance of choanae in the transition to Tetrapods.
The skull of Paleozoic Amphibians; the skull of modern Amphibians. Skull evolution between the Amphibians and Reptiles. Temporal fenestrae and their evolution: anapsid, diapsid, synapsid, parapsid (euryapsid). The anapsid skull of Chelonians. The diapsid skull of Rhynchocephalia. The modified diapsid skull of Lacertilians and Ophidians and their kinetic abilities. The Crocodilian skull: evolution of a secondary palate, tecodont tooth disposition. The modified diapsid skull of birds.
Neural crest and craniofacial development. Molecular control of beak development in Darwin's finches: BMP and calmodulin regulate beak size and shape. Morphometric study of the archosaurian and bird skull and experimental modification of chick skull to an ancestral archosaurian morphology. The Mammalian skull and its modification due to brain enlargement. The ground plan of Mammalian skull. The Synapsids and the evolution of the Mammalian skull. The secondary palate and the completion of the middle ear bone transmission scheme; a new mandible to skull connection; the external auditory meatus and the tympanic bone. Composite bones in the Mammalian skull (occipital, sphenoid, temporal). Nasal fossae and turbinates. The hyobranchial apparatus.
The axial skeleton: organization and development of the vertebral column. General morphology of a vertebra. Vertebral column in Cyclostomes, and cartilagineous and bony fishes and tetrapods. Hox genes and evolution of the vertebral column morphology in the occipital, cervical, thoracic and lumbar regions. Regulation of vertebral number: a molecular clock regulates somitogenesis.
The ground plan of the tetrapod limb. Limb development: the limb bud and its functional components (apical ectodermal ridge, progress zone and zone of polarizing activity). Fin-to-limb transition. Anterior limb to wing transition in bird evolution. Limb diversification and adaptations in the Vertebrates. Ribs and sternum. Pectoral and pelvic girdles in Ichthyopsida and Tetrapoda: general structure and evolution. The plastron and carapax in turtles.
General aspects of the nervous system organization and development. Central and peripheral nervous system. Afferent and efferent fibers. Sensorial and motor pathways. Somatic (estero- and proprioceptive) and visceral sensitivity, general and specialized. Neurons and glia. 3 and 5- vesiscle stages in brain development.
Sense organs. Chemoreceptors: the olfactory epipthelium and its organization. The vomeronasal organ. Taste receptors. Skin receptors. Proprioreceptors: neuromuscular fuse and tendineous organs. Lateral line system, neuromasts and their functional organization. Inner ear: development and organization of static and acoustic receptors. The semicircular canals, the cristae and the maculae. The papilla basilaris and the evolution of the lagena and cochlea and organ of Corti. General anatomy of the eye: the cornea, sclera, choroid, retina; ciliary body, iris, lens, vitreous body; the macula and fovea. Accommodation mechanisms of the eye). Parietal and pineal organs.
Spinal chord anatomy in Mammals and other Vertebrates. Development of the spinal chord; alar and fundamental laminae. White and grey matter: dorsal and ventral horns. Reflex arc scheme. Connecting pathways: ascending and descending pathways. Somatosensory pathways: spino-thalamo-cortical and spino-bulbo-thalamo-cortical pathways. Other ascending pathways. The descending cortico-spinal (pyramidal) tract. Other descending pathways. Autonomic nervous system, orthosympathetic and parasympathetic components.
General morphology of the brain. Telencephalon, diencephalon, mesencephalon, metencephalon, myelencephalon. Functional aspects and anatomy of the myelencephalon and the brain stem. Anatomical organization of the head and its innervation: the cranial nerves. Sensitive, motor and mixed cranial nerves. The sensory nerves: the terminal nerve 0, the olfactory nerve I, the optic nerve II, the vestiboloacoustic nerve and their afferent pathways. The lateral line system nerve. The motor nerves: the oculomotor nerve III, the trochlear nerve IV, the abducens nerve VI, the hypoglossal nerve XII and the spino-occipital nerves. The mixed branchiomotor nerves (V, VII, IX, X, XI). Sensitive, associative and coordinative nuclei (gracile, cuneatus, olivary). The reticular formation: general organization and functional aspects. The cerebellum: anatomy and histology, functional aspects. Archi-, paleo- and neocerebellum. The cerebellar cortex and its main cellular components. Afferent and efferent fibers from the cerebellum. Deep cerebellar nuclei. Pontine nuclei and the cortico-ponto-cerebellar pathway of Mammals.
The midbrain. Mesencephalon: tectum and tegmentum. The lamina quadrigemella and the superior and inferior colliculus of Mammals. Afferent pathways (visual and acoustic pathways) in lower vertebrates and mammals. Stratified organization of the mesencephalic tectum in Reptiles. Retino-tectal pathway in lower vertebrates and primary and secondary visual pathways in mammals. Efferent mesencephalic pathways. Motor nuclei of the II and IV nerve; mesencephalic reticular substance; the red nucleus. Diencephalon: general information. Epithalamus. Anterior and posterior parietal organs. General organization of the thalamus. Hypothalamus.
General aspects of the evolution of the telencephalon. Telencephalon: organization and morphogenesis. Everted telencephalon of actinopterygii. Dorsal pallium (isocortex or neocortex) of Mammals. Lateral pallium, medial pallium; neocortex, archicortex and paleocortex. Organization of the cerebral hemispheres in humans; brain lobes and their function. Sensitive, associative and motor areas of the isocortex; the basal ganglia (general aspects).
General information on the circulatory system. Essential histological structure of the vessels. From simple circulation to double complete circulation. Development of the cardiovascular system. Vitelline veins and arteries; umbilical veins and arteries. The porta-hepatic and porta renal systems. The aortic arches. The cardiovascular system of the amphioxus. Circulatory system of Chondrichthyes as a basic scheme for Vertebrates. General structure of the heart of the Chondrichthyes: venous sinus, atrium, ventricle, arterial cone. Ventral and dorsal aorta, carotid arteries, celiac arteries and mesenteric, subclavian and iliac arteries. Venous system. Modifications of the aortic arches and of the heart in the various Vertebrates: Reptiles (Chelonians, Squamates and Loricates), Birds and Mammals. Evolution of the venous system: cardinal veins, renal portal system, posterior and anterior vena cava.
Respiratory system: gills in Agnates, Chondrichthyes and Osteichthyes. Primary and secondary gill lamellae. General modalities of respiratory exchange on the gills. Water flow through the gills. Integrative breathing systems in Teleostei (general). Swim bladder (outline). Pulmonary breathing in the Dipnoi. Lungs of tetrapods. General anatomy and ventilation in the lungs of Amphibians and Reptiles (general). Lungs and air sacs in Birds; ventilation mode in the respiratory tree of birds (general). Lungs and respiratory exchanges in mammals (general).
Excretory system. Structure of the nephron. The renal tubule of Mammals; renal corpuscle, Bowman's capsule, renal glomerulus; proximal and distal convoluted tubule, loop of Henle. Structure of the kidney of mammals. Development of the excretory system: concepts of holonephros, pronephros, mesonephros, metanephros, opistonephros. General information on the regulation of the water-saline balance and on the adaptations for its maintenance; aminothelism, ureothelism, uricothelism.
Reproductive system. General anatomy and development of the reproductive system in the various groups of Vertebrates. Differences in the female and male reproductive system. Embryonic appendages and placentation.
Liem et al., Anatomia comparata dei Vertebrati, EdiSES (testo principale di riferimento)
Altri testi consigliati:
Barucchi, Il Vertebrato che è in noi, UTET
Stingo (ed.), Anatomia Comparata, Edi-Ermes
Kardong, Vertebrati, McGraw-Hill
Giavini e Menegola, Anatomia Comparata dei Vertebrati, EdiSES
Liem et al., Anatomia comparata dei Vertebrati, EdiSES (main reference text)
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Non esistono differenze nei contenuti o nelle modalità di esame per gli studenti che non frequentano. Eventualmente, dietro richiesta, possono essere tenuti ricevimenti/esercitazioni per consentire il miglior recupero possibile degli aspetti pratici che non hanno potuto seguire durante il corso.
There are no differences in the contents or in the examination modalities for the students that are unable to attend the lectures or lab exercizes. Possibly, under request, meetings/lab exercises may be held to allow the best possible recovery of the practical aspects that these students were not able to see during the course.
La verifica delle conoscenze consiste in un colloquio orale, nell'ambito del quale preparati scheletrici, di tegumento o modelli di altre parti anatomiche verranno presentate allo studente come spunto di discussione.
Il candidato dovrà dimostrare, come minimo, la conoscenza delle nozioni essenziali dell'anatomia dei vertebrati e della sua evoluzione, e dovrà utilizzare nella discussione una terminologia adeguata, dimostrando la capacità di collegare i vari argomenti del programma. Dovrà inoltre dimostrare di avere chiaro il piano anatomico generale dei vari sistemi, anche attraverso il disegno di schemi essenziali, e le relazioni evolutive tra i gruppi principali di vertebrati, motivandole.
A titolo puramente indicativo, la durata del colloquio è di circa 45 minuti.
The assessment of acquired knowledge consists in an oral colloquium, in the course of which skeletal, integumentary preparations or models will be presented to the students as a starting point for discussion.
The candidate will have to demonstrate, at least, the knowledge of the essentials of vertebrate anatomy and of its evolution, by using an appropriate terminology, showing the ability to link and integrate the different parts of the program.
As a pure indication, the duration of the examination is about 45 min.
http://digimorph.org/index.phtml
http://digimorph.org/index.phtml
Commissione d'esame:
Presidente di commissione: Noemi Barsotti
Membri di commissione: Noemi Barsotti, Ugo Borello
Presidente supplente: Ugo Borello
Membri supplenti: Robert Vignali, Massimo Pasqualetti
Examination committee:
President: Noemi Barsotti
Committee members: Noemi Barsotti, Ugo Borello
Substitute president: Ugo Borello
Substitute members: Robert Vignali, Massimo Pasqualetti
