Классификация живых организмов

Систематика живых организмов ставит себе чрезвычайно важные теоретические и практические задачи. Главная теоретическая задача — изучить и привести в естественный порядок огромное количество видов, родов и семейств растений, животных, бактерий, грибов. Причем этот порядок, называемый системой, должен отражать исторический ход эволюции биосферы.

Первые известные классификации форм жизни предприняли в античном мире Аристотель и Теофраст. Они дали очень подробную систему живых организмов, в которой объединяли все живое в соответствии со своими философскими взглядами. Растения в этой классификации были разделены на деревья и травы, а животные — на группы с «горячей» и «холодной» кровью. Последний признак имел большое значение для выявления упорядоченности в живой природе.

Эпоха великих открытий существенно обогатила знания ученых о живой природе. В конце XVI — начале XVII в. начинается новая эра в изучении живого мира, вначале направленная на хорошо известные ранее тины. Постепенно расширяясь, накопился необходимый минимум знаний, составивший основу научной классификации. В 1583 г. была осуществлена первая попытка дать научную систему растений, с помощью которой можно было бы разобраться в хаосе собранных к тому времени сведений о растениях. Эта попытка принадлежит А. Чезальпино, написавшему труды иод названием «XVI книг о растениях». Первый отдел «Древесные растения» и «Травянистые растения» совершенно искусственен. Каждое из этих подразделений делится на классы, которых всего 15. Классы выделены по виду плода и количеству и расположению в нем семян. Один класс — растения без плодов и семян — включает папоротники, хвощи, мхи, грибы и кораллы. Вообще в каждом классе встречаются растения, не имеющие родства между собой. Эта система искусственна, потому что основана на одном-двух признаках. Но Чезальпино положил начало систематике растений, и с 1583 г. начался период создания искусственных систем.

Классификацией животных занималась многие известные медики, такие как И. Фабриций, П. Серенсен, У. Гарвей, Э. Тайсон. Свой вклад сделали М. Мальпиги, Р. Гук и некоторые другие ученые.

К началу XVIII в. наукой был накоплен достаточно большой объем биологических знаний, однако с точки зрения структурирования этих знаний биология существенным образом отставала от других естественных наук. Значительным вкладом в устранении этого отставания стали работы шведского естествоиспытателя К. Линнея. Он заложил основы научной систематики, что позволило биологии в короткие сроки стать полноценной научной дисциплиной. Линней был автором одной из известнейших искусственных систем растений, в которой цветковые растения распределялись по классам в зависимости от числа тычинок и пестиков в цветке. Линней хорошо понимал разницу между искусственными и естественными системами. Он говорил следующее: в естественных системах классы заключают растения, близкие между собой, сходные всем обликом и своей природой. Искусственные же состоят из классов, содержащих роды, отличные друг от друга, как небо от земли, и обладающие только одним общим признаком, избранным автором.

Для того, чтобы внести порядок в описательную ботанику, Линней сознательно предложил свою искусственную систему, позаботившись о том, чтобы она была самой легкой. Он разделил природный мир на три царства — минеральное, растительное и животное. Ученый разделил растительный мир на 24 класса, применив признаки количества тычинок, способа их срастания и распределения однополых цветков. Всех животных Линней разделил на шесть классов: млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, черви, насекомые. В класс амфибий входили пресмыкающиеся и земноводные, все известные в его время формы беспозвоночные, кроме насекомых, он отнес к классу червей. Одно из примечательных достоинств этой искусственной классификации в том, что человек был совершенно справедливо отнесен к системе животного царства и включен в класс млекопитающих, в отряд приматов.

Классификации растений и животных, предложенные Линнеем, с современной точки зрения искусственны, так как они основаны на небольшом числе произвольно взятых признаков и не отражают действительного родства между разными формами. Так, на основании одного лишь общего признака — строение клюва — Линней пытался построить «естественную» систему, основанную на совокупности множества признаков, но не достиг цели. Несмотря па искусственность, система была полезна как наиболее легкая для практического применения. Он ввел в классификацию четыре уровня (ранга): классы, отряды, роды и виды. Использованный Линнеем метод формирования научного названия для каждого из видов используется до сих пор. Использование латинского названия из двух слов — название рода, затем видовой эпитет — позволило устранить путаницу в названиях. Данное соглашение о названиях видов получило наименование «бинарная номенклатура».

Линней описал множество видов и родов и дал им названия, которые считаются приоритетными и используются до сих пор. Однако он сознавал необходимость создания естественной системы, отмечая, что это является основной задачей систематики.

В конце XVIII — начале XIX в. стали появляться системы, учитывающие все большее число признаков, были выделены современные отделы и тины.

Новую эру в естествознании открыл Ч. Дарвин в 1859 г. Он предложил понимать естественную систему как результат исторического развития живой природы. Его работы по теории эволюции положили начало повой эпохе в истории систематики, основанной на родстве организмов. Так возникла эволюционная систематика, взявшая за основу выяснение происхождения организмов.

До 1980;х гг. описание видов живых организмов, эволюционных взаимосвязей между ними, построение филогенетических (эволюционных) деревьев осуществлялись, как правило, на основе сравнительной эмбриологии, анатомии, морфологии и палеонтологических материалов. На сегодняшний день науке известно около 1,7 млн видов живых организмов, в то время как по оценочным данным их существует не менее 10 млн. Таким образом, 80% видов еще не описано. Если бы изучение биоразнообразия продолжалось классическими методами, то на полную каталогизацию Природы понадобились бы многие десятилетия^[1].

Новый метод — ДНК-штрихкодирование — значительно ускоряет этот процесс. Он является наиболее точным методом для установления генетических взаимосвязей между видами. Выделенные отдельные молекулы ДНК каждого из видов совмещаются так, чтобы между ними началась реакция. Некоторые участки образуют «гибриды» — двойную спираль, т. е. обычную структуру ДНК, и степень их соединения является показателем количества последовательностей основании, являющихся дополнительными друг к другу. Этот показатель, в свою очередь, служит мерой родства между видами.

Анализ нуклеотидных последовательностей во многом меняет устоявшиеся представления о родстве видов и самой их идентичности, а иногда приводит к глобальному пересмотру крупных таксонов. Так, в результате исследования гена 16S рРНК в 1985 г. К. Везе разделил прокариотические организмы, которые ранее все назывались просто «бактериями», на два надцарства: эубактерии («настоящие» бактерии) и археи. (Есть интересные примеры выявления новых видов животных с помощью ДНК.) Жуков рода Rivacindela и бабочек рода Dioryctria сначала разбили на группы на основе анализа ДНК, а затем уже нашли морфологические и поведенческие отличия между ними. В пробах мелких донных пресноводных организмов была проведена идентификация последовательностей ДНК и на ее основе выявлены виды простейших, нематод, ракообразных и т. д. Ученые назвали такой метод «обратной таксономией». Проводятся также результаты масштабного исследования ДНК китообразных. В 1982 г. была создана одна из первых международных открытых баз генетических данных GcnBank. Международная программа «Штрихкод жизни» ставит своей целью создание библиотеки штрихкодов для всех видов на Земле^[2].

Сегодня систематика принадлежит к числу бурно развивающихся биологических наук, включая все новые и новые методы: методы математической статистики, компьютерный анализ данных, сравнительный анализ ДНК и РНК, анализ ультраструктуры клеток и многие другие. Главным в современной систематике является построение естественной системы, которая, в отличие от искусственных систем, указывает на родственные связи между организмами. На сегодняшний день систематика организмов очень быстро меняется и ни одна из систем не является общепризнанной. Рассмотрим одну из них.

Все живые организмы на основании строения делят на две империи или два домена: клеточные и неклеточные. К последним относятся вирусы и фаги, не имеющие клеточного строения. На основании строения клетки клеточные живые организмы делятся на надцарства.

Система живых организмов:

• 1. Надцарство Доядерные организмы, или Прокариоты.
• 1.1. Царство Эубактерии.
• 1.2. Царство Архси.
• 2. Надцарство Ядерные организмы, или эукариоты.
• 2.1. Царство Животные.
• 2.2. Царство Грибы.
• 2.3. Царство Растения.

Надцарства делятся на царства, далее на подцарства. Животные (лат. Animalia или Metazoa) — традиционно (со времен Аристотеля) выделяемая категория организмов, в настоящее время рассматривается в качестве биологического царства. Животные являются основным объектом изучения зоологии. Растения изучает современная ботаника. Грибы — микология.

В царстве животных выделяют два подцарства: одноклеточные Protozoa и многоклеточные Metazoa. Далее подцарства делятся на типы, затем на подтипы, классы, отряды, семейства, роды и виды. Название вида состоит из существительного и прилагательного. Например, человек разумный. Существительное — это название рода, а прилагательное — вида. Попробуем определить принадлежность к этим категориям нашей домашней кошки. Она относится к домену клеточных, надцарству эукариоты, царству животные, типу хордовые, подтипу позвоночные, классу млекопитающие, отряду хищные, семейству кошачьи, роду кошки, виду лесной кот. Человек также является представителем животного мира и относится к виду человек разумный.

Царство растения делят на три подцарства: Водоросли, Багрянки и Высшие растения. К подцарству Водоросли относятся от восьми до десяти отделов различных водорослей. К нодцарству Высших растений относят растения из ныне существующих отделов: моховидные, плауновидные, хвощевидные, папоротниковидные, голосеменные и покрытосеменные растения. Отдел в ботанике соответствует типу в зоологической классификации. Определим в качестве примера положение в классификации растений вида ромашка пахучая. Она относится к домену клеточных, надцарству эукариоты, царству растения, отделу (типу) покрытосеменные, классу двудольные, семейству сложноцветные, роду ромашка, виду ромашка пахучая.

• [1] См.: URL: http://elemcnty.ru/gcnbio/synopsis?artid=246
• [2] См.: Шнеер В. С. ДНК-штрихкодирование видов животных и растений —способ их молекулярной идентификации и изучения биоразнообразия // Журналобщей биологии. 2009. № 4. С. 296—315.