En tant qu’étudiant de longue date de zoologie des invertébrés, j’ai pendant la majeure partie de ma vie apprécié l’immensevariété et l’ingéniosité des plans de corps d’animaux. La plupart des animaux avec lesquels nous sommes familiers (pensez à tous les animaux que vous avez déjà eus) ont ce qu’on appelle une symétrie bilatérale: ils ont une tête et une queue, une gauche et une droite, et un haut et un bas. En termes scientifiques, cela se traduit par les axes antérieur-postérieur, gauche-droite et dorsal-ventral. De plus, la plupart des animaux bilatéraux sont allongés sur l’axe antéro-postérieur et présentent une sorte de céphalisation à l’extrémité antérieure du corps. En d’autres termes, ils ont une tête, ou du moins une concentration du tissu neural et des structures sensorielles dans la partie du corps qui rencontre d’abord l’environnement.
Même votre ver de base répond à tous ces critères. Voici un clip vidéo d’Alitta sp., un ver polychète intertidal. Les polychètes sont des parents quelque peu éloignés des vers de terre, et les deux groupes ont le plan corporel nettement segmenté de leur phylum, les Annelida. La symétrie du corps d’Alitta est clairement bilatérale et vous pouvez voirqu’elle a une extrémité antérieure, qui dans ce cas est définie à la fois par la direction de la locomotion et la présence d’une tête:
Aussi « normal » que puisse paraître la symétrie bilatérale — et cela ne nous semble normal que parce que c’est la voie de nos propres corps — il y a beaucoup d’animaux dont les corps sont organisés de différentes manières. Les cnidaires, par exemple, sont le plus grand groupe d’animauxavec symétrie radiale. Au lieu d’être allongés le long d’un axe antéro-postérieur, les corps de ces animaux sont soit en forme de colonne, soit en forme d’umbrella. Dans les deux cas, lorsque vous les regardez, vous voyez une forme circulaire:
Un animal avec cette sorte de plan corporel n’a évidemment pas de tête – pas d’yeux, de nez ou de concentration de structures neurales ou sensorielles. Étant une anémone de mer, elle vit attachée au fond marin et ne se promène pas beaucoup, nous ne pouvons donc pas prendre des indices sur l’avant et l’arrière de la direction de son mouvement comme nous le pourrions avec le ver polychète.Plutôt que de concentrer la majeure partie de l’appareil neural dans une région spécifique, le système nerveux d’une anémone de mer est dispersé de manière diffuse sur tout le corps. Cet animal a l’avantage de rencontrer son environnement detous les côtés et sur toute sa surface externe. Il peut répondre àla présence de nourriture ou l’approche d’un prédateur de n’importe quelle direction. Il ne peut pas se faufiler, car il n’a ni devant ni derrière.
Les échinodermes sont un autre groupe d’animaux à symétrie radiale. Le phylum Echinodermata comprend des étoiles de mer, des oursins, des dollars des sables, des étoiles fragiles, des concombres de mer et des crinoïdes. Les corps des échinodermes sont en effet de nature radiale, mais d’une manière différente de la symétrie radiale des corps des cnidaires. Le plan général du corps de l’échinoderme est organisé autour du nombre cinq, nous disons donc qu’ils ont une symétrie pentaradiale ou pentamère.
Pour donner un sens à cette symétrie pentaradiale, examinons la caractéristique déterminante des échinodermes, le système vasculaire de l’eau. Cette structure interne est constituée d’une série de tubes et de canaux remplis de fluide, reliés à l’extérieur du corps par une plaque calcaire appelée madréporite. Chez de nombreuses espèces d’étoiles de mer, comme l’étoile ocre sur la photo ci-dessous, la madréporite est visible sous la forme d’une structure granulaire aplatie située excentrée sur la surface aborale (supérieure).
L’eau de mer s’écoule à travers themadreporite pour maintenir la pression hydraulique dans le système vasculaire de l’eau. Dansle centre de l’animal, entourant l’œsophage, est un tube circulaire appeléle canal annulaire. Émanant du canal annulaire sont cinq canaux radiaux, dequi dépassent les pieds de tube sucrés qui sont utilisés pour l’alimentation et / ou la locomotion. Comme vous pouvez l’imaginer, la symétrie à cinq voies des échinodermes a de fortes implications à la fois pour d’autres aspects de l’anatomie de l’animal et pour la manière dont il interagit avec son environnement.
Les échinodermes sontstructurellement plus complexes que les cnidaires, avec des organes internes distincts. Le disque central contient la plupart des organes, mais il y a des extensions de l’intestin et des gonades dans chacun des cinq bras. Comme les cnidaires, les échinodermes n’ont pas de système nerveux centralisé, mais ils ont des yeux très simples qui peuvent détecter la lumière et l’obscurité. Et devinez où, dans une étoile de mer, se trouvent les yeux? Astuce: Pensez à la façon dont l’animal rencontre sonenvironnement. Oui, les yeux sont au bout des bras, avecrécepteurs chimiosensoriels. C’est logique, n’est-ce pas?
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Par rapport aux cnidaires sédentaires ou sessiles, les échinodermes sont très actifs et la plupart d’entre eux peuvent ramper autour du benthos. Comme prévu, leur symétrie pentaradiale affecte la façon dont ils se déplacent. N’ayant ni devant ni derrière, les étoiles de mer et les oursins peuvent marcher dans n’importe quelle direction qu’ils veulent — vers la nourriture ou loin d’un prédateur, par exemple. Ils peuvent également changer facilement la direction de la locomotion, sans avoir besoin de faire demi-tour comme nous le ferions.
La symétrie pentaradiale ne se produit dans aucun groupe animal à l’exception des échinodermes, et même ils commencent leur vie en tant que larves bilatérales. Il s’agit de la larve pluteus de l’oursin pourpre, Strongylocentrotus purpuratus, âgée de 31 jours après la fécondation:
Il n’y a pas d’exemple plus parfait de symétrie bilatérale là-bas. Bien que, même à ce stade, il y ait des développements dans le corps qui commencent à interrompre les relations bilatérales de l’animal. Ceci est une image de l’animal allongé sur le devant, vous êtes donc en train de regarder sur le dos. À cet âge, la larve de pluteus a quatre paires de bras, chacune supportée par une tige squelettique interne. La structure claire au centre, qui ressemble àune cruche à lait renversée et se trouve juste au-dessus de la ligne médiane horizontale, est la bouche. Un œsophage mène à l’estomac, qui est cette structure oblongue plus foncéedans le centre du corps. Une bande ciliée continue monte et descend sur toute la longueur des bras, et est à peine visible comme un léger halo pâle autour des bords des bras. Le battement de la bande ciliée propulse le pluteus à traversl’eau et apporte également de la nourriture à la bouche.
Voyez comment, en haut à gauche de l’estomac, à environ 11 heures, s’il s’agissait du visage d’une horloge, il y a un mouvement sombre courant principalement horizontalement entre l’estomac et la tige squelettique de ce bras, que vous ne voyez pas du côté droit? Ce gribouillement indique où se développera le rudiment juvénile, qui contient les cinq premiers pieds tubulaires du système vasculaire aquatique. Ce rudiment grandit au point qu’iloccupe la majeure partie de l’espace interne du plutée. Au fur et à mesure que le rudiment grandit, leporps du plutée devient lourd. Finalement, la larve atteint un stade appelécompétence, ce qui signifie qu’elle est anatomiquement et physiologiquement prête à tomber du plancton, à se métamorphoser en corps juvénile et à commencer la vie sur thébenthos. Lorsque la larve s’installe hors du plancton, elle atterrit sur son côté gauche, où les pieds du tube éclatent à travers la paroi du corps lors de la métamorphose. L’endresult est un petit oursin qui se promène sur des pieds de tube qu’il n’avait pas la veille. (Eh bien, je suppose que techniquement, il les avait, mais il n’y en avait pas.) Et la symétrie corporelle sera passée de la forme larvaire bilatérale au juvénile pentaradial.
Lorsque vous regardez un seaurchin vivant, il peut être difficile de comprendre tout ce qui se passe. Un marin est un animal très actif, avec des épines et des pieds en tube qui ondulent partout. Cela ressemble à un chaos total, mais l’examen d’un oursin nu (l’endosquelette composé d’osselets calcaires imbriqués) donne beaucoup d’informations sur le plan corporel de cet animal.
Voici un test intacturchine nettoyé:
Maintenant, la symétrie pentaradiale de ce plan corporel devient apparente. Vous pouvez voir qu’il y a cinqrégions de rangées de plaques doublées qui ont de petits trous. Les trous sontoù les pieds du tube dépassent vers l’extérieur, et les plaques qui les portent représentent l’ambulacrum de l’animal, ou région ambulacraire. Les canaux radiaux du système vasculaire de l’eau s’étendent le long de la surface intérieure du test dans cinq ambulacres. Les régions ambulacraires sont séparées les unes des autres par cinq régions endomabulacraires, qui n’ont pas de trous pour les pieds de tube car il n’y a pas de pieds de tube ici. Les bosses sur le test sont appelées tubercules, et sontoù les épines s’attachent. Les tubercules s’insèrent dans la base des épines comme une articulation à rotule, semblable à notre épaule, ce qui permet aux épines de toroter à 360 degrés. Vous pouvez le voir par vous-même la prochaine fois que vous aurez un animal disponible: touchez l’une des épines et observez comment l’animalréagit.
Il y a aussi des choses intéressantes au sommet de l’oursin. Les cinq plus grands trous, un au point de chaque zone interambulacraire, sont les gonopores. Lorsque j’injecte des oursins avec du chlorure de magnésium pour induire le frai, les gamètes sont libérés de ces trous. La disposition des gonopores dans les régions interambulacraires rend le sens, une fois que vous vous souvenez qu’à l’intérieur du test, les zones ambulacraires sont situées là où se trouvent les structures du système vasculaire de l’eau (y compris les pieds du tube). Le seul espace disponible pour les gonades est dans les zones interambulacraires. Je sais, c’est déroutant. Et les gens pensent que les invertébrés sont simples!
Il y a une tendance naturelle à considérer les créatures comme nous comme meilleures que celles qui sont différentes de nous. Nous manifestons certainement plus d’empathie pour les mammifères que pour, disons, les insectes ou les vers. J’enseigne à mes élèves que le complexe n’est pas toujours meilleur (pensez aux dommages omniprésents causés à une personne qui a subi une lésion majeure du cerveau ou du cordon spinal) et qu’il existe de multiples types de complexité — en ce qui concerne la morphologie, le comportement, la reproduction et le cycle de vie — dans le règne animal. La meilleure façon de comprendre un animal est de se mettre à sa « place » et d’essayer d’imaginer à quoi ressemble sa vie, avec son anatomie, sa physiologie et son mode de vie. Par exemple, prétendez que vous êtes une étoile de mer. Vous n’avez pas de tête, rampez sur votre ventre et avez des yeux aux extrémités de vos membres. Comment vivriez-vous le monde si vous aviez ce corps? En quoi serait-ce différent de votrela vie en tant qu’être humain? Il faut de la gymnastique mentale et peut être difficile de surmonter nos préjugés centrés sur l’humain, mais nous devons être capables de les mettre de côté au moins temporairement si nous voulons vraiment donner un sens à ce qui se passe dans le monde autour de nous.