Cefalización

La cefalización es una tendencia evolutiva en los animales bilaterales en la que, tras un número suficiente de generaciones, los órganos sensoriales especializados y los ganglios nerviosos se concentran hacia la parte frontal del cuerpo, lo que suele producir una cabeza agrandada. Esto se asocia con la dirección del movimiento del animal y la simetría bilateral . La cefalización del sistema nervioso ha dado lugar a la formación de un cerebro con distintos grados de centralización funcional en tres filos de animales bilaterales: los artrópodos , los moluscos cefalópodos y los vertebrados . Los genes Hox organizan aspectos de la cefalización en los bilaterales.

La cefalización es tanto una característica de cualquier animal que habitualmente se mueve en una dirección, adquiriendo así una parte delantera, como una tendencia evolutiva que creó la cabeza de estos animales. En la práctica, esto se refiere a los bilaterales , un gran grupo que contiene la mayoría de los filos animales. ^{[ 2 ]} Estos tienen la capacidad de moverse mediante músculos y un plan corporal con una parte delantera que encuentra primero los estímulos a medida que el animal avanza, y en consecuencia ha evolucionado para contener muchos de los órganos sensoriales del cuerpo, capaces de detectar la luz, sustancias químicas y la gravedad. A menudo existe un conjunto de células nerviosas capaces de procesar la información de estos órganos sensoriales, formando un cerebro en varios filos y uno o más ganglios (grupos de células nerviosas) en otros. ^{[ 1 ]}

Cuerpos activos complejos

El filósofo Michael Trestman señaló que tres filos bilaterales, a saber, los artrópodos, los moluscos con forma de cefalópodos y los cordados, se distinguían por tener "cuerpos activos complejos", algo que los acelos y los platelmintos no poseían. Cualquier animal de este tipo, ya sea depredador o presa, debe ser consciente de su entorno para capturar a su presa o evadir a sus depredadores. Estos grupos son precisamente los que presentan mayor cefalización. ^{[ 3 ] [ 4 ]} Sin embargo, estos grupos no están estrechamente relacionados: de hecho, representan ramas muy separadas de los Bilateria, como se muestra en el árbol filogenético ; sus linajes se separaron hace cientos de millones de años. Otros filos (menos cefalizados) se omiten para mayor claridad. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

Artrópodos

En los artrópodos , la cefalización progresó con la incorporación gradual de segmentos del tronco a la región de la cabeza. Esto fue ventajoso porque permitió la evolución de piezas bucales más eficaces para capturar y procesar alimentos. Los insectos están fuertemente cefalizados; su cerebro está formado por tres ganglios fusionados unidos al cordón nervioso ventral , que a su vez tiene un par de ganglios en cada segmento del tórax y el abdomen , las partes del tronco detrás de la cabeza. La cabeza del insecto es una estructura elaborada formada por varios segmentos fusionados rígidamente entre sí, y está equipada con ojos simples y compuestos , y múltiples apéndices, incluyendo antenas sensoriales y piezas bucales complejas (maxilas y mandíbulas). ^{[ 8 ]}

cefalópodos

Los cefalópodos, incluidos el pulpo , el calamar , la sepia y el nautilo, son los moluscos más inteligentes . ^{[ 9 ]} Están altamente cefalizados, ^{[ 10 ]} con sentidos bien desarrollados, incluidos ojos avanzados tipo "cámara" y cerebros grandes. ^{[ 11 ]}

Vertebrados

La cefalización en los vertebrados , el grupo que incluye mamíferos , aves , reptiles , anfibios y peces , ha sido estudiada extensamente. ^{[ 8 ]} Las cabezas de los vertebrados son estructuras complejas, con órganos sensoriales distintos para la vista, el olfato y el oído, ^{[ 12 ]} y un cerebro grande y multilobulado protegido por un cráneo de hueso o cartílago . ^{[ 13 ]} Los cefalocordados como el anfioxo ( Amphioxus ), un pequeño animal parecido a un pez con muy poca cefalización, están estrechamente relacionados con los vertebrados pero no tienen estas estructuras. ^{[ 14 ] [ 15 ]} En la década de 1980, la nueva hipótesis de la cabeza propuso que la cabeza de los vertebrados es una novedad evolutiva resultante de la aparición de la cresta neural y las placodas craneales (áreas engrosadas de la capa del ectodermo embrionario ), que dan como resultado la formación de todos los órganos sensoriales fuera del cerebro. ^{[ 16 ] [ 17 ]} Sin embargo, en 2014, se descubrió que un tejido larvario transitorio del anfioxo era prácticamente indistinguible del cartílago derivado de la cresta neural (que se convierte en hueso en los animales con mandíbulas) que forma el cráneo de los vertebrados , lo que sugiere que la persistencia de este tejido y su expansión a todo el espacio cefálico podría ser una ruta evolutiva viable para la formación de la cabeza de los vertebrados. ^{[ 13 ]} Los vertebrados avanzados tienen cerebros cada vez más elaborados. ^{[ 8 ]}

Los acelos son bilaterales basales, pertenecientes a los Xenacoelomorpha . Son animales pequeños y simples con cuerpos planos. Tienen un número ligeramente mayor de células nerviosas en la cabeza que en el resto del cuerpo, sin formar un cerebro diferenciado y compacto. Esto representa una etapa temprana de la cefalización. ^{[ 8 ]}

También entre los bilaterales, los platelmintos (gusanos planos) tienen un sistema nervioso más complejo que los acelomados y están ligeramente cefalizados, por ejemplo, tienen una mancha ocular encima del cerebro, cerca del extremo anterior. ^{[ 8 ]}

Entre los animales sin simetría bilateral, los Cnidarios , como los Hidrozoos de simetría radial (aproximadamente cilíndricos) , muestran cierto grado de cefalización. Las Anthomedusas tienen un extremo cefálico con boca, células fotorreceptoras y una concentración de células nerviosas. ^{[ 19 ]}

• Organogénesis
• Filogenética