Przeczytaj
Dziedziną biologii zajmującą się wyróżnianiem, nazywaniem i naturalną klasyfikacją grup organizmów (taksonówtaksonów) jest systematyka organizmów. Zajmuje się ona także analizą stosunków pomiędzy wyodrębnionymi w ten sposób jednostkami systematycznymi.
Regułami klasyfikacji i nazewnictwa systematycznego zajmuje się taksonomiataksonomia. Ściśle powiązana z systematyką organizmów jest także filogenetykafilogenetyka, która bada relacje pochodzenia i pokrewieństwa ewolucyjnego między jednostkami systematycznymi.
Historia klasyfikacji organizmów
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 nazewnictwabinominalnego nazewnictwa gatunków oraz ustalił kryteria jednostek systematycznych wyższego rzędu (rodzaje, rzędy, gromady i królestwa).
Szwedzki przyrodnik i lekarz Karol Linneusz (Carl von Linné, 1707–1778), opisał ok. 10 tys. gatunków roślin, wyodrębnił 24 klasy roślin, przeciwstawił klasie roślin jawnopłciowych (obecnie nasienne) klasę skrytopłciowych (zarodnikowe). Podział świata roślin oparł na liczbie oraz układzie pręcików i słupków. Opisał też ok. 6 tys. gatunków zwierząt. Jego osiągnięciem było wydzielenie gromady ssaków i zaliczenie do niej wielorybów oraz włączenie człowieka do rzędu naczelnych. Wprawdzie stworzony przez niego układ systematyczny nie odzwierciedlał stosunków pokrewieństwa między poszczególnymi grupami organizmów, był jednak uporządkowany i przejrzysty.
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 filogenezyfilogenezy.
Współczesna systematyka organizmów
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.
Klasyczna systematyka ewolucyjna
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.
Kladystyka
Obecnie coraz większą rolę w systematyce organizmów odgrywa kladystykakladystyka, 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.
Fenetyka
Trzecią ważną metodą współczesnej systematyki organizmów jest fenetykafenetyka, 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.
Jednostki systematyczne
Formalną jednostką klasyfikacji organizmów jest takson. Może on obejmować tylko formy pochodzące od jednego gatunku macierzystego. Taksony szereguje się w porządku hierarchicznym.
Taksony w królestwie zwierząt: typ, gromada, rząd, rodzina, rodzaj, gatunek.
Taksony w królestwie roślin: gromada, klasa, rząd, rodzina, rodzaj, gatunek.
W systematyce proponowanej przez Carla Woese’a najwyższą jednostką, mogącą obejmować królestwa, jest domenadomena. 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).
Nazewnictwo biologiczne
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
nazewnictwo dwuimienne – dwuczłonowe łacińskie nazwy gatunków, np. Pinus sylvestris (sosna zwyczajna), wprowadzone po raz pierwszy w 1623 r. przez Gasparda Bauhina, a w XVIII w. upowszechnione przez Karola Linneusza w systematyce organizmów
w systematyce proponowanej przez C. Woese’a najwyższa jednostka (takson) mogąca obejmować królestwa
metoda klasyfikacji organizmów uwzględniająca wyłącznie ogólne podobieństwa ich cech anatomicznych, embriologicznych, biochemicznych, behawioralnych itp.; fenetyka bywa też nazywana taksonomią numeryczną, gdyż posługuje się komputerową analizą wielkiej liczby cech
nauka zajmująca się badaniem pokrewieństwa między organizmami żyjącymi obecnie i ich kopalnymi przodkami, a także pochodzenia organizmów i dróg ich rozprzestrzeniania się; filogenetyka molekularna określa historię ewolucyjną gatunku na podstawie analizy genetycznej, np. mutacji w mitochondrialnym DNA
rozwój rodowy organizmów. Przebieg ewolucyjnego różnicowania organizmów jako rezultat wyodrębniania się nowych linii rozwojowych i wymierania innych. Graficznym przedstawieniem filogenezy jest drzewo filogenetyczne
metoda klasyfikacji organizmów i ustalania ich historii ewolucyjnej sformułowana w 1950 r. przez niemieckiego entomologa Williego Henniga; formalną jednostką tej klasyfikacji jest takson; taksony wyodrębnia się na podstawie cech apomorficznych, tj. pojawiających się po raz pierwszy w ewolucji badanej grupy i następnie dziedziczonych przez gatunki potomne
(gr. taxis – rząd, szereg, porządek) jednostka systematyczna (jak np. gromada) lub grupa organizmów zaszeregowanych do określonej kategorii (jak np. gatunek czy typ)
(gr. taxis – rząd, porządek; nomos – prawo) nauka o zasadach i metodach stosowanych w systematyce przy opisywaniu gatunków i włączaniu ich w system klasyfikacji