Invertebrato
Il tratto che è comune a tutti gli invertebrati è l’assenza di una colonna vertebrale (spina dorsale): questo crea una distinzione tra invertebrati e vertebrati. La distinzione è solo di convenienza; non è basata su alcun tratto biologicamente omogeneo, più di quanto il tratto comune di avere le ali unisca funzionalmente insetti, pipistrelli e uccelli, o di quanto non avere le ali unisca tartarughe, lumache e spugne. Essendo animali, gli invertebrati sono eterotrofi, e richiedono il sostentamento sotto forma di consumo di altri organismi. Con poche eccezioni, come i Porifera, gli invertebrati hanno generalmente corpi composti da tessuti differenziati. C’è anche tipicamente una camera digestiva con una o due aperture verso l’esterno.
Morfologia e simmetria
I piani del corpo della maggior parte degli organismi multicellulari mostrano qualche forma di simmetria, sia radiale, bilaterale o sferica. Una minoranza, tuttavia, non mostra alcuna simmetria. Un esempio di invertebrati asimmetrici include tutte le specie di gasteropodi. Questo è facilmente visibile nelle lumache e nelle lumache di mare, che hanno gusci elicoidali. Le lumache sembrano esternamente simmetriche, ma il loro pneumostomo (foro di respirazione) si trova sul lato destro. Altri gasteropodi sviluppano l’asimmetria esterna, come il Glaucus atlanticus che sviluppa cerata asimmetrici quando maturano. L’origine dell’asimmetria dei gasteropodi è oggetto di dibattito scientifico.
Altri esempi di asimmetria si trovano nei granchi fiddler e nei paguri. Spesso hanno una chela molto più grande dell’altra. Se un maschio perde la sua grande chela, dopo la muta gliene crescerà un’altra sul lato opposto. Gli animali sessili come le spugne sono asimmetrici accanto alle colonie di coralli (con l’eccezione dei singoli polipi che mostrano una simmetria radiale); le chele di alpheidae che mancano di pinze; e alcuni copepodi, polipisthocotyleans e monogenei che parassitano per attacco o residenza all’interno della camera branchiale dei loro ospiti pesci).
Sistema nervoso
I neuroni differiscono negli invertebrati dalle cellule dei mammiferi. Le cellule degli invertebrati si attivano in risposta a stimoli simili a quelli dei mammiferi, come il trauma dei tessuti, l’alta temperatura o i cambiamenti di pH. Il primo invertebrato in cui è stata identificata una cellula neuronale è stata la sanguisuga medicinale, Hirudo medicinalis.
È stato descritto l’apprendimento e la memoria tramite nocicettori nella lepre di mare, Aplysia. I neuroni dei molluschi sono in grado di rilevare pressioni crescenti e traumi ai tessuti.
I neuroni sono stati identificati in una vasta gamma di specie invertebrate, compresi anellidi, molluschi, nematodi e artropodi.
Sistema respiratorio
Un tipo di sistema respiratorio invertebrato è il sistema respiratorio aperto composto da spiracoli, trachee e tracheole che gli artropodi terrestri hanno per trasportare i gas metabolici da e verso i tessuti. La distribuzione degli spiracoli può variare notevolmente tra i molti ordini di insetti, ma in generale ogni segmento del corpo può avere solo un paio di spiracoli, ognuno dei quali si collega a un atrio e ha un tubo tracheale relativamente grande dietro di esso. Le trachee sono invaginazioni dell’esoscheletro cuticolare che si ramificano (anastomosi) in tutto il corpo con diametri da pochi micrometri fino a 0,8 mm. I tubi più piccoli, le tracheole, penetrano nelle cellule e servono come siti di diffusione di acqua, ossigeno e anidride carbonica. Il gas può essere condotto attraverso il sistema respiratorio per mezzo della ventilazione attiva o della diffusione passiva. A differenza dei vertebrati, gli insetti non trasportano generalmente ossigeno nella loro emolinfa.
Un tubo tracheale può contenere anelli circonferenziali simili a creste di taenidi in varie geometrie come anelli o eliche. Nella testa, nel torace o nell’addome, le trachee possono anche essere collegate a sacche d’aria. Molti insetti, come le cavallette e le api, che pompano attivamente i sacchi d’aria nel loro addome, sono in grado di controllare il flusso d’aria attraverso il loro corpo. In alcuni insetti acquatici, le trachee scambiano gas attraverso la parete del corpo direttamente, sotto forma di branchie, o funzionano essenzialmente come normali, attraverso un plastron. Da notare che, nonostante siano interne, le trachee degli artropodi vengono eliminate durante la muta (ecdisi).
Riproduzione
Come i vertebrati, la maggior parte degli invertebrati si riproduce almeno in parte attraverso la riproduzione sessuale. Producono cellule riproduttive specializzate che vengono sottoposte a meiosi per produrre spermatozoi più piccoli e mobili o ovuli più grandi e non mobili. Questi si fondono per formare zigoti, che si sviluppano in nuovi individui. Altri sono capaci di riproduzione asessuata o, a volte, di entrambi i metodi di riproduzione.
Interazione sociale
Il comportamento sociale è diffuso negli invertebrati, inclusi scarafaggi, termiti, afidi, tripidi, formiche, api, Passalidae, Acari, ragni e altri. L’interazione sociale è particolarmente saliente nelle specie eusociali ma si applica anche ad altri invertebrati.
Gli insetti riconoscono le informazioni trasmesse da altri insetti.
Phyla
Il termine invertebrati copre diversi phyla. Uno di questi sono le spugne (Porifera). Per molto tempo si è pensato che si fossero separate precocemente dagli altri animali. Mancano della complessa organizzazione che si trova nella maggior parte degli altri phyla. Le loro cellule sono differenziate, ma nella maggior parte dei casi non organizzate in tessuti distinti. Le spugne tipicamente si nutrono aspirando l’acqua attraverso i pori. Alcuni ipotizzano che le spugne non sono così primitive, ma possono invece essere secondariamente semplificate. La Ctenophora e la Cnidaria, che include anemoni di mare, coralli e meduse, sono simmetrici radialmente e hanno camere digestive con una sola apertura, che serve sia come bocca che come ano. Entrambi hanno tessuti distinti, ma non sono organizzati in organi. Ci sono solo due strati germinali principali, l’ectoderma e l’endoderma, con solo cellule sparse tra loro. Gli Echinodermata sono a simmetria radiale ed esclusivamente marini, e comprendono le stelle marine (Asteroidea), i ricci di mare (Echinoidea), le stelle fragili (Ophiuroidea), i cetrioli di mare (Holothuroidea) e le stelle piume (Crinoidea).
Anche il più grande phylum animale è incluso tra gli invertebrati: gli Arthropoda, che comprendono insetti, ragni, granchi e i loro simili. Tutti questi organismi hanno un corpo diviso in segmenti ripetuti, tipicamente con appendici appaiate. Inoltre, possiedono un esoscheletro indurito che viene rilasciato periodicamente durante la crescita. Due phyla più piccoli, gli Onychophora e i Tardigrada, sono parenti stretti degli artropodi e condividono questi tratti. I Nematoda o vermi rotondi, sono forse il secondo più grande phylum animale, e sono anch’essi invertebrati. I vermi sono tipicamente microscopici e si trovano in quasi tutti gli ambienti dove c’è acqua. Alcuni sono importanti parassiti. I phyla più piccoli correlati a loro sono i Kinorhyncha, Priapulida e Loricifera. Questi gruppi hanno un celoma ridotto, chiamato pseudoceloma. Altri invertebrati sono i Nemertea o vermi a nastro, e i Sipuncula.
Un altro phylum è quello dei Platyhelminthes, i vermi piatti. Questi erano originariamente considerati primitivi, ma ora sembra che si siano sviluppati da antenati più complessi. I vermi piatti sono acoelomati, privi di una cavità corporea, come i loro parenti più prossimi, i microscopici Gastrotricha. I Rotifera o rotiferi, sono comuni in ambienti acquosi. Gli invertebrati includono anche gli Acanthocephala o vermi spinosi, gli Gnathostomulida, i Micrognathozoa e i Cycliophora.
Sono inclusi anche due dei phyla animali di maggior successo, i Mollusca e gli Annelida. Il primo, che è il secondo più grande phylum animale per numero di specie descritte, comprende animali come lumache, vongole e calamari, e il secondo comprende i vermi segmentati, come i lombrichi e le sanguisughe. Questi due gruppi sono stati a lungo considerati parenti stretti a causa della comune presenza di larve trocofore, ma gli anellidi sono stati considerati più vicini agli artropodi perché sono entrambi segmentati. Ora, questo è generalmente considerato evoluzione convergente, a causa di molte differenze morfologiche e genetiche tra i due phyla.
Tra i phyla minori di invertebrati ci sono gli Hemichordata, o vermi ghianda, e i Chaetognatha, o vermi freccia. Altri phyla includono Acoelomorpha, Brachiopoda, Bryozoa, Entoprocta, Phoronida e Xenoturbellida.