Nella classificazione animale, subito dopo i celenterati vengono i nematelminti, vermi cilindrici a simmetria bilaterale non segmentati e precursori del grande gruppo degli anellidi: dei nematelminti fa parte la classe dei nematodi, di cui sono conosciute circa 10.000 specie, e ancora 90.000 sono probabilmente da scoprire. Il corpo di questi animali è cilindrico e filiforme, con una dimensione che può variare da 1 mm o meno fino a 1 metro di lunghezza: di questa taglia sono essenzialmente le forme parassite, mentre i nematodi liberi non raggiungono mai una lunghezza superiore ai 3 mm. Una cuticola secreta dall'epidermide riveste tutto il corpo, compresi la cavità boccale, l'esofago e il retto: questa cuticola non ha una struttura cellulare e ha funzione di esoscheletro. L'epidermide è caratterizzata da un ispessimento che corre su tutto il corpo su quattro linee longitudinali, una dorsale, una ventrale e due laterali. La tunica muscolare è formata da un solo strato di muscoli, con cellule miofibrillari nella parte più prossima all'epidermide che emettono prolungamenti citoplasmatici collegati ai nervi longitudinali: la muscolatura è anche collegata alla cuticola per mezzo di fibre che attraversano l'epidermide.
Il sistema nervoso ha una struttura abbastanza semplice: consta di una serie di gangli uniti fra di loro che formano il cingolo periesofageo, un anello posto intorno alla faringe da cui partono due cordoni nervosi situati ventralmente e dorsalmente, che corrono in due ispessimenti dell'epidermide. Gli organi di senso sono ridotti nelle specie parassite, mentre negli altri consistono in papille con una funzione probabilmente tattile e in chemiorecettori, recettori messi in attività da stimoli di natura chimica. Anche gli organi deputati all'escrezione decorrono in due ispessimenti dell'epidermide, però in posizione laterale: sono due canali formati da un'unica cellula gigante cava, uniti fra di loro da un canale trasversale, con una forma simile a una H.
Il nucleo della cellula è posto nel connettivo, e da qui parte il canale escretore che si apre all'esterno sulla faccia ventrale del corpo, nella regione esofagea. L'apparato digerente è costituito dall'intestino, a forma tubulare che attraversa il corpo quasi completamente e sbocca all'esterno con l'ano. L'intestino può essere diviso in tre parti, la prima delle quali comprende l'apertura boccale e la faringe, ricca di muscoli e ghiandole che comunica con l'intestino medio tramite il bulbo, un organo di aspirazione molto muscoloso che però non è sempre presente. La seconda parte è costituita dall'intestino medio, che ha funzioni digestive nella parte anteriore e di assorbimento nelle parti media e posteriore. Infine, l'ultima porzione dell'intestino comprende il retto, un canale corto e stretto, e l'ano, che nei maschi sbocca all'esterno insieme con l'apparato riproduttore formando la cloaca. Gli organi riproduttori sono a forma tubulare e comunicano con la cavità primaria che circonda l'intestino: questa cavità è uno pseudoceloma, che contiene un liquido sempre sotto pressione ricco di varie sostanze, fra cui lipidi, glucidi, ioni inorganici, enzimi, e con cellule a citoplasma ramificato che hanno una funzione non ancora chiarita. Nei nematodi l'ermafroditismo è raro, perché generalmente i sessi sono separati, e il dimorfismo sessuale è abbastanza spiccato: le femmine infatti hanno dimensioni maggiori dei maschi, con casi limite in cui la femmina raggiunge il metro di lunghezza e il maschio non supera i 4 cm. Nei maschi il testicolo è in generale impari e sbocca insieme con l'intestino nella cloaca, con due spicole erettili che hanno la funzione di organi copulatori: le spicole sono formazioni cuticolari che penetrano nella vagina della femmina e servono da guida agli spermatozoi. Nella femmina l'apparato riproduttore è composto da due ovari a forma tubulare e ripiegati, cosicché una gonade ha posizione cefalica e l'altra caudale: ambedue sboccano nella vagina. I nematodi sono ovipari, ovivipari e vivipari e la femmina depone un numero molto variabile di uova.
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