Os nematelmintos são vermes cilíndricos afilados nas extremidades e de dimensões muito variadas. Muitos deles são parasitas, com o corpo coberto por uma cutícula espessa e elástica produzida pela epiderme subjacente.

A epiderme é uma camada prótoplasmática que contém muitos núcleos, mas não existem membranas ou paredes que os separem, a esta massa multi-nucleada dá-se o nome de sinicicio. Situada abaixo da epiderme está a camada muscular, de origem mesodermica, composta por células que têm, em uma de suas bases um feixe de fibrilhas contráteis, na outra base de forma arredondada, existe um prolongamento citoplasmático filiforme. Nos lados do corpo, como as fibras contráteis são todas orientadas no sentido longitudinal, não existindo músculos circulares, os nematodos só conseguem realizar movimento de reflexão, curvando-se para um lado e para o outro.

Nos lados do corpo, encontram-se de cada lado, um canal excretor, que desemboca em um poro excretor próximo a boca. A parede do corpo envolve uma cavidade, onde se alojam os órgãos internos. Esta é o pseudo-celoma, delimitada pelas células musculares, de origem mesodérmica, e pelo tubo intestinal, composto por uma única camada de células de origem endodérmica. A abertura de admissão de alimento ao intestino é a boca, a qual se segue uma faringe curta e musculosa, cuja a função é impulsionar o alimento para o interior do intestino, que é um tubo fino que desemboca em um reto musculoso que se abre para o exterior no anus. O alimento engolido, já parcialmente digerido pelo hospedeiro termina-se absorvido pelas células da parede intestinal.

Podemos notar aqui, uma diferença entre platelmintos e nematodos quanto a distribuição de alimentos, no primeiro, o intestino é muito ramificado e a distribuição do alimento é de difusão de célula a célula, nos nematodos o intestino é apenas um tubo reto e a distribuição do alimento é feito pela cavidade pseudocelomica.

A aquisição da cavidade do corpo parece significar uma adaptação vantajosa em vários sentidos: um deles é permitir que os animais que q possuem adquirem considerável tamanho, pois além de significar um aumento de espaço interno, que permite alojar melhor os órgãos, pode graças ao líquido que contém, funcionar como um esqueleto hidráulico de sustentação; além disso, o fluído contido nesta cavidade pode transportar alimentos, excretas e gases para a respiração, pondo em contato todas as células do corpo com substâncias difundidas pelo trato digestivo e pela parede do corpo.

Durante a evolução os Nemathelminthes devem ter se originado a partir de um ancestral de simetria bilateral, talvez, a partir de formas planulóides dos celenterados ou de ancestrais destes. O ancestral bilateral deve ter originado, de um lado, os ancestrais acelomados dos platelmintos e, do outro, os ancestrais pseudocelomados dos nematodos.

O sistema nervoso dos nematodos consiste de um anel nervoso, que circunda a faringe, lançando alguns nervos curtos para frente e para trás. Do anel nervoso anterior, partem os 2 cordões nervosos que percorrem as linhas laterais, o dorsal e o ventral. Terminações nervosas ligam-se a algumas papilas táteis, dispostas usualmente ao redor da boca, sendo os únicos órgãos sensoriais evidentes.

O sistema excretor, é composto por um par de canais excretores, embora não existam células-flama ou quaisquer estruturas típicas de excreção.

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