Dziedziną biologii zajmującą się wyróżnianiem, nazywaniem i naturalną klasyfikacją grup organizmów (taksonówtaksontaksonów) jest systematyka organizmów. Zajmuje się ona także analizą stosunków pomiędzy wyodrębnionymi w ten sposób jednostkami systematycznymi.

Regułami klasyfikacji i nazewnictwa systematycznego zajmuje się taksonomiataksonomiataksonomia. Ściśle powiązana z systematyką organizmów jest także filogenetykafilogenetykafilogenetyka, która bada relacje pochodzenia i pokrewieństwa ewolucyjnego między jednostkami systematycznymi.

R17zB3fW54WWZ1

Zdjęcie przedstawia marmurowe popiersie przedstawiającego mężczyznę o krótkich włosach oraz gęstej brodzie średniej wielkości. Jego ciało wyrzeźbiono z białego marmuru, natomiast togę z materiału o ciemniejszej, żółto‑brunatnej barwie. Przedstawia ona Arystotelesa.

Pierwszy układ systematyczny organizmów stworzył Arystoteles, który w trzecim wieku przed naszą erą, wyróżnił i opisał wiele gatunków zwierząt. Zbliżone do siebie gatunki połączył w rodzaje, a następnie zastosował kryteria anatomiczne i fizjologiczne (np. obecność lub nieobecność czerwonej krwi, żyworodność, jajorodność lub samorodność). W ten sposób wyodrębnił system grup wyższego rzędu, które z kolei uporządkował w drabinę jestestw. Arystotelesowski system klasyfikacji organizmów przetrwał wiele stuleci, choć brak w nim było jednoznacznych kryteriów wyodrębniania taksonów. Pojęcie gatunku, jako podstawowej jednostki systematycznej rozumianej, jako zbiór osobników podobnych do siebie w taki sposób, jak potomstwo jest podobne do rodziców, wprowadził 20 wieków po Arystotelesie, angielski biolog John Ray pod koniec XVII w.

Konsekwentnie hierarchiczną klasyfikację organizmów stworzył dopiero szwedzki przyrodnik Karol Linneusz. Wprowadził on zasadę binominalnego nazewnictwabinominalna nomenklaturabinominalnego nazewnictwa gatunków oraz ustalił kryteria jednostek systematycznych wyższego rzędu (rodzaje, rzędy, gromady i królestwa).

Istnienie naturalnej hierarchii i pokrewieństwa organizmów w sposób przekonujący wykazała dopiero w 1809 r. teoria ewolucji Jeana‑Baptiste’a de Lamarcka .

Ostatecznie ugruntowała ją, w drugiej połowie XIX w., teoria ewolucji Charlesa R. Darwina. Od tego czasu hierarchię naturalną organizmów pojmuje się jako konsekwencję ewolucji świata organicznego. A jej odkrywanie – jako drogę do rekonstrukcji pochodzenia ewolucyjnego poszczególnych grup systematycznych, czyli ich filogenezyfilogenezafilogenezy.

Do połowy XX w. podstawą w dochodzeniu do hierarchii naturalnej były dane anatomiczne i embriologiczne organizmów oraz informacje paleontologiczne o kolejności występowania rozmaitych kopalnych grup systematycznych. W drugiej połowie XX w. zaczęto uwzględniać cechy biochemiczne i genetyczne organizmów. Obecnie największą rolę odgrywa tzw. hybrydyzacja DNA, bezpośrednio porównująca ze sobą różne odcinki programu genetycznego badanych organizmów. A także sekwencjonowanie DNA, czyli rekonstrukcja struktury programu genetycznego. We współczesnej systematyce organizmów można wyróżnić trzy zasadnicze metody badawcze.

Opiera się na równoczesnej analizie anatomoporównawczej, embriologicznej i paleontologicznej grup systematycznych. Występowanie wspólnych cech anatomicznych, biochemicznych lub genetycznych stanowi podstawę do identyfikacji grup monofiletycznych, czyli taksonów, które obejmują wszystkich potomków ostatniego wspólnego przodka, znanego lub hipotetycznego. Zgodność następstwa skamieniałości z kolejnością stadiów embriogenezy pozwala natomiast na rekonstrukcję filogenezy tych grup.

Krytycy tej metody zwracają uwagę, że co prawda występowanie cech wspólnych świadczy o pokrewieństwie między grupami systematycznymi, ale nic nie mówi o stopniu tego pokrewieństwa. Np. obecność kręgosłupa u ptaków rozstrzyga o ich przynależności do kręgowców, ale nie wyjaśnia ich relacji do gadów czy ssaków. Z kolei dane paleontologiczne są zawsze bardzo niekompletne, a często wręcz mylące jako źródło informacji o następstwie czasowym kopalnych organizmów.

Kolejność stadiów embriogenezy może się natomiast zasadniczo różnić od kolejności stadiów filogenezy (np. wczesny rozwój łożyska u ssaków). Zasady systematyki ewolucyjnej nie dają też żadnych wskazówek, czy rozpoznawane grupy systematyczne traktować jako rodzaje, rodziny czy też jako taksony jeszcze wyższego rzędu.

R1WSmE5Byw8JD

Schemat przedstawia graficzną prezentację systematyki kręgowców z zaznaczoną grupą monofiletyczną. Od głównej, lewoskośnej linii odchodzi sześć linii prawoskośnych. Od dołu, przy pierwszym złączeniu linii znajduje się napis Kręgowce (Vertebrata). Na końcu prawoskośnej linii odchodzącej z tego miejsca znajduje się napis Ryby (Pisces). Przy kolejnym, wyżej umiejscowionym złączeniu linii znajduje się napis czworonogi (Tetrapoda), a na końcu prawoskośnej linii odchodzącej z tego miejsca znajduje się napis Płazy (Amphibia). Przy kolejnym złączeniu linii znajduje się napis owodniowce (Amniota), a na końcu prawoskośnej linii odchodzącej z tego miejsca znajduje się napis Ssaki (Mammalia). Przy kolejnym złączeniu linii znajduje się napis gady (Reptilia), a na końcu prawoskośnej linii odchodzącej z tego miejsca znajduje się napis żółwie (Testudines). Przy kolejnym złączeniu linii znajduje się napis diapsydy (Diapsida), a na końcu prawoskośnej linii odchodzącej z tego miejsca znajduje się napis lepidozaury (Lepidosauria). Przy kolejnym złączeniu linii znajduje się napis archozaury (Archosauria), a na końcu prawoskośnej linii odchodzącej z tego miejsca znajduje się napis krokodyle (Crocodilia). Na końcu linii lewoskośnej znajduje się napis ptaki (Aves). Fragment obejmujący Gady, diapsydy, archozaury oraz ptaki jest zaznaczony na niebiesko i przedstawia przykład grupy monofiletycznej.

RRhUcAyLgzqXF1

Czarno białe zdjęcie przedstawia portret mężczyzny. Ma on gęste brwi oraz duży nos. Jego siwe włosy są gładko zaczesane. Ma na sobie białą koszulę, krawat oraz marynarkę.

Obecnie coraz większą rolę w systematyce organizmów odgrywa kladystykakladystykakladystyka, czyli systematyka filogenetyczna. Jej zasady sformułował w 1950 r. Willi Hennig. Kladystyka analizuje nie tylko anatomię organizmów, ale także strukturę ich programu genetycznego. Według zasad kladystyki wszystkie jednostki systematyczne muszą mieć charakter holofiletyczny, tzn. muszą obejmować gatunek macierzysty i wszystkie jego gatunki potomne.

Żadna grupa systematyczna nie może też pochodzić od więcej niż jednego gatunku. Holofiletyczne grupy systematyczne wyróżnia się na podstawie cech pojawiających się po raz pierwszy u gatunku macierzystego i dziedziczonych przez jego gatunki potomne. Pojawianie się nowych cech stanowi zatem podstawę do klasyfikacji, a kolejność ich występowania w ewolucji tworzy naturalną hierarchię systematyczną.

Trzecią ważną metodą współczesnej systematyki organizmów jest fenetykafenetykafenetyka, zwana także taksonomią numeryczną. Fenetyka posługuje się analizą podobieństwa lub niepodobieństwa cech poszczególnych grup systematycznych. Jej reguły wymagają, by analizować wszystkie cechy, które da się zaobserwować i opisać (najlepiej liczbowo). Klasyfikacja fenetyczna łączy ze sobą formy podobne, ale zupełnie niespokrewnione  – tworzy zatem grupy polifiletyczne. Fenetyka coraz bardziej ustępuje dziś miejsca kladystyce, szerokie zastosowanie znajduje jednak w badaniach systematycznych opartych na analizie cech biochemicznych.

Formalną jednostką klasyfikacji organizmów jest takson. Może on obejmować tylko formy pochodzące od jednego gatunku macierzystego. Taksony szereguje się w porządku hierarchicznym.

W systematyce proponowanej przez Carla Woese’a najwyższą jednostką, mogącą obejmować królestwa, jest domenadomenadomena. Wyróżnia się trzy domeny: 1) bakterie (Bacteria), obejmujące oprócz bakterii właściwych także sinice i prochlorofity, 2) archeony (archebakterie, Archaea), obejmujące organizmy prokariotyczne różniące się budową od bakterii, oraz 3) eukarionty (jądrowe, Eucarya), obejmujące cztery królestwa: protisty (Protista), grzyby (Fungi), rośliny (Plantae) i zwierzęta (Animalia).

Zasady nazewnictwa biologicznego regulują międzynarodowe kodeksy nomenklatury. Ich zadaniem jest utrzymanie jednoznaczności, jednolitości i powszechności nazw. W nazewnictwie biologicznym stosuje się nazwy łacińskie lub zlatynizowane, jednowyrazowe o różnych końcówkach w zależności od szczebla taksonomicznego, pisane wielką literą, np. Rana (rodzaj żaba ze wszystkimi gatunkami), Canidae (rodzina psowatych), Insecta (owady), Vertebrata (kręgowce). Wyjątek stanowią dwuwyrazowe nazwy gatunków, składające się z nazwy rodzajowej (pisanej wielką literą) i gatunkowej (pisanej małą literą), np. Homo sapiens – człowiek jako gatunek zoologiczny (jest to analogia do nazwiska i imienia). Dwuwyrazowe (binominalne) nazewnictwo gatunków upowszechnił w XVIII w. Karol Linneusz. Dla podgatunków używa się nazw trójczłonowych.

Słownik