Bioloģiskā klasifikācija (taksonomija): definīcija, vēsture un principi

Uzziniet bioloģiskās klasifikācijas (taksonomijas) pamatus — vēsturi, Linneja binomisko nomenklatūru, kopīgās izcelsmes principu un mūsdienu DNS balstītas metodes.

Bioloģiskā klasifikācija ir veids, kā biologi grupē organismus.

Klasifikācijas pirmsākumi meklējami Aristoteļa darbā, kurš izgudroja vairāku rangu sistēmu. Liela ietekme bija Karolam Linnejam, kurš popularizēja binomiskās nomenklatūras ideju, izmantojot divdaļīgu nosaukumu, kas norāda ģinti un sugu. Cilvēka sugu nosauca par Homo sapiens. Sugu nosaukumi bieži tiek drukāti slīprakstā, lai gan tas nav obligāti (tas attiecas arī uz ģinšu nosaukumiem utt. utt.).

Bioloģisko klasifikāciju sauc arī par taksonomiju. Tā ir zinātne, un, tāpat kā lielākā daļa zinātņu, laika gaitā ir attīstījusies. Dažādos laikos tika pieņemti dažādi principi, un nereti dažādi zinātnieki izmanto dažādas metodes. Kopš 20. gadsimta sākuma grupēšanai jāatbilst Darvina kopīgā izcelšanās principam. Mūsdienās populāri ir molekulārās evolūcijas pētījumi, kuros kā dati tiek izmantota DNS secības analīze. To bieži dēvē par "filoloģētiku", kas ir kladisma atzars vai paveids. Izmantojot šo pieeju, tiek izveidots dzīvības (bioloģijas) evolūcijas koks, un, lai lemtu par taksonomijas zariem, tiek izmantotas pazīmes (pazīmes).

Dažreiz vienā grupā (taksonā) esošie organismi ir līdzīgi; šāda līdzība nav obligāta nejaušība. Tā var būt rezultāts kopīgai izcelsmei no kopīga priekšteča.

Kas ir taksonomija un kāpēc tā svarīga

Taksonomija ir zinātnes nozare, kas nodarbojas ar organismu nosaukšanu, apzīmēšanu, klasifikāciju un aprakstīšanu. Tā sniedz sistēmu, kas ļauj zinātniekiem visā pasaulē saprast, salīdzināt un organizēt informāciju par dzīvajiem organismiem. Taksonomija ir būtiska:

• bioloģiskajai pētniecībai — sapratnei par sugu radniecību un evolūciju;
• konservācijai — prioritāšu noteikšanai un sugu aizsardzībai;
• medicīnai un lauksaimniecībai — precīzai kaitēkļu, patogēnu un rezerves organismu identifikācijai;
• ekoloģijai — kopienu struktūras un bioloģisko mijiedarbību izpētē.

Īsa taksonomijas vēsture

• Antīkā un viduslaiku periodā — Aristotelis (piemēram, dzīvo būtņu salīdzināšana un rangēšana) izvirzīja idejas par grupēšanu pēc līdzībām.
• 18. gadsimtā — Karols Linné ieviesa binomisko nomenklatūru (ģints + suga), kas nodrošināja vienotu veidu sugu nosaukšanai.
• 19. gadsimtā — ar Darvina teoriju par evolūciju parādījās spēcīgs uzsvars uz grupu radniecību un kopīgu izcelsmi.
• 20. gadsimtā — attīstījās kladistika (sistemātika, kas balstās uz kopīgu pēcnāves attiecību noteikšanu) un citas metodoloģijas.
• Beidzamajos gadsimtos — molekulāro datu (DNS/RNS/proteīnu secību) izmantošana būtiski mainīja un pilnveidoja taksonomiju.

Taksonomijas pamatprincipi

• Kopīga izcelšanās — grupai jābūt atvasinātai no kopīga priekšteča (šis princips kļuva centrāls pēc Darvina darbu izplatīšanās).
• Homoloģijas pret analogijām — taksonomi meklē pazīmes, kas ir homoloģiskas (radniecīgas), nevis līdzīgas konverģences (analogo) dēļ.
• Monoflētiskas, paraflētiskas un poliflētiskas grupas — vērtējot grupas, uzmanība tiek pievērsta tam, vai grupa ietver visu priekšteča pēcnācēju loku (monoflētiska), tikai daļu (paraflētiska) vai nesatur kopīgu priekšteci (poliflētiska).
• Stabilitāte un noteiktība — nomenklatūras kodeksi cenšas nodrošināt, ka sugu nosaukumi ir stabilizēti un standartizēti (skat. starptautiskos nomenklatūras kodeksus).

Taksonu hierarhija (parasts rangsistēmas piemērs)

Tradicionālā linnaejiskā rangsistēma ietver vairākus līmeņus. Biežāk lietotie rangs (no plašā uz šauru):

• domēns (domain)
• karaliste (kingdom)
• tips / filiā (phylum / division)
• klase (class)
• kārtība (order)
• dzimta (family)
• ģints (genus)
• suga (species)

Ir arī infrasuģu līmeņi: apakssuga, forma, varietāte utt., kurus izmanto gadījumos, kad sugas iekšienē nepieciešams precizēt variācijas.

Nomenklatūra un nosaukumu noteikumi

Binomiskā nomenklatūra (ģints + suga) ir standarta veids sugu nosaukšanai. Lai nodrošinātu vienotību, pastāv starptautiski kodeksi, piemēram, Starptautiskais zooloģiskās nomenklatūras kodekss (ICZN) dzīvniekiem un Starptautiskais botāniskais kodekss (ICN) augiem, sēnēm un aļģēm. Šie kodeksi nosaka noteikumus par nosaukumu izveidi, prioritāti, publikāciju un stabilitāti.

Prakse, piemēram, sugu nosaukumu rakstīšana slīprakstā (Homo sapiens), ir ierasta, lai skaidri norādītu zinātnisko nosaukumu, taču tie nav obligāti formālos tekstos bez stilistiskām prasībām.

Mūsdienu metodes un dati

• Morfoloģiskā taksonomija: tradicionāla pieeja, balstīta uz ārējām un iekšējām anatomiskām pazīmēm.
• Molekulārā taksonomija: DNS/RNS/proteīnu secību analīze — ļauj rekonstruēt filogenētiskās attiecības precīzāk, atrast krusteniskus saistījumus un atšķirt kriptiskas sugas.
• Filogenētiskā analīze: datu kopu (morfoloģiju un molekulāros rādītājus) izmantošana, lai izveidotu evolūcijas kokus; metodes ietver maksimuma ticamību, parsimoniju, baktērijas un Bayesa pieejas.
• DNS barcodings: īsu, standartizētu DNS reģionu izmantošana sugu identifikācijai (piem., COI domeins dzīvniekiem).
• Datubāzes un digitālā taksonomija: publiskas datubāzes (NCBI, GBIF, Catalogue of Life, ITIS u.c.) palīdz apmainīties ar taksonomiskajiem datiem un nodrošina pieeju taksoniem visā pasaulē.

Dažas svarīgas problēmas un izaicinājumi taksonomijā

• Sugu koncepcija — nav vienotas definīcijas; pastāv bioloģiskā sugas koncepcija, filogenētiskā, morfoloģiskā u.c., katrai ir savi ierobežojumi.
• Konverģence un fenotipiskā līdzība var maldināt: līdzīgas pazīmes var rasties neatkarīgi dažādās līnijās.
• Kriptiskas sugas — sugas, kas izskatās līdzīgas morfoloģiski, taču molekulāri ir atšķirīgas.
• Taksonu revīzijas — jaunas metodes un dati bieži noved pie grupu pārvērtēšanas un nosaukumu izmaiņām, kas var radīt neskaidrības. Tāpēc nomenklatūras kodeksi cenšas maksimāli saglabāt stabilitāti.

Nobeigums

Taksonomija ir dinamiska, multidisciplināra zinātne, kas apvieno klasiskās morfoloģiskās pieejas ar modernām molekulārajām metodēm, lai izprastu dzīvo organismu daudzveidību un to evolūcijas attiecības. Kvalitatīva klasifikācija un precīza taksonomija ir pamatā dabas aizsardzībai, biomedicīnai, lauksaimniecībai un daudzām citām jomām.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir bioloģiskā klasifikācija?

J: Kas izgudroja klasifikācijas sistēmu ar vairākiem rangiem?

J: Kurš popularizēja binomiālās nomenklatūras ideju?

J: Kā parasti drukā sugu nosaukumus?

J: Kāda veida pētījumi mūsdienās ir populāri molekulārajā evolūcijā?

J: Kāpēc vienā grupā esošie organismi var būt līdzīgi?

Meklēt pēc burta