Общая биология: система органического мира. Конспект лекций. Леонтьев Д.В.

Общая биология: система органического мира. Конспект лекций. В пособии рассматриваются основные этапы становления системы органического мира, развитие теоретических принципов и практических методов классифицирования живых организмов, современная структура системы до уровня отделов/типов, основные правила наименования организмов и их групп, основы биологической латыни.

Общая биология: система органического мира. Конспект лекций. Леонтьев Д.В.

Описание учебника

Биологическое разнообразие кажется хаотичным, однако в действительности оно детерминировано родственными связями между организмами и ограниченностью направлений адаптации. Реконструкция эволюционных событий, а также изучение путей приспособления к среде обитания позволяют не только описать, ноиобъяснить разнообразие живой природы, подчинить его объективным закономерностям. Наука, решающая эти задачи, называется биологической систематикой.
СИСТЕМАТИКА (от греч. systema — упорядочение) — наука о разнообразии живых
организмов, методах его описания и закономерностях его возникновения.
Перед систематикой стоят три крупнейшие задачи: 1) распределение живых существ по группам, 2) наименование и описание этих групп, и 3) построение из этих групп обобщающей классификации живых организмов. В соответствии с этими задачами, систематика делится на три раздела:
1 Экстраполяция для прокариотов показывает меньшее число видов, чем в настоящее время описано. Очевидно, что часть таксонов, описанных как отдельные виды, не заслуживают видового статуса.

Таксономия (от греч. taxis — расположение и nomos — закон) — наука об объединении живых существ в группы на основании анализа присущих им признаков; комплекс методов классификации.
Номенклатура (от лат. потеп — имя и clarere — называть) — система правил описания живых существ и присвоения им названий.
Система органического мира — единая иерархическая классификация, объединяющая все живые существа на основе специфического комплекса критериев.
Таксономия и номенклатура — служебные дисциплины. Их целью является упорядочение правил и принципов построения системы органического мира, которое, в свою очередь, является основной целью систематики как таковой.
Система органического мира — это не просто классификация. Ее структура не случайна, она не может зависеть от мировоззрения отдельных ученых и опираться на прагматическое «удобство» исследователя, легкость запоминания или узнавания организмов. Система должна оперировать научными фактами и сама иметь статус факта или закона. А поскольку фактом может считаться лишь та информация, которую каждый ученый может получить самостоятельно, независимо от остальных, научной будет лишь та система, которую несколько специалистов смогут построить независимо друг от друга.
Увы, систематика лишь в начале XXI века приблизилась к выполнению этого требования. Весь предшествующий период характеризовался противоборством эпиморфологических систем или эпиморфем, опирающихся на разнообразие форм внешнего и внутреннего строения, функциональные особенности и химический состав организма. Признаки, описывающие это разнообразие, столь многочисленны, что любая построенная на их основе система будет зависеть от вкусов ее автора.
Авторы эпиморфем в принципе не могли прийти к консенсусу. Например, разделение на царства они производили на основе таких критериев, как подвижность, способ питания, особенности размножения, тип ростовых процессов, одно- или многоклеточное строение, про- или эукариотический тип клетки и т. п. Однако эти признаки часто вступают в противоречие друг с другом. Например, если использовать для разделения царств критерий подвижности, то грибы следует считать растениями, а если критерий фотосинтеза — животными.
Кроме того, произвольной является иерархия критериев, т.е. выбор того, какой ранг определяется каким признаком. Например, в «школьной» классификации надцарства разделяются по уровню организации клетки (про- или эукариотический), царства — по типу питания (авто- или гетеротрофы), а подцарства — по уровню организации тела (одно- или многоклеточный). Но в некоторых авторских классификациях иерархия признаков была другой: например, уровень организации тела использовался при разграничении царств, а способ питания -при описании типов и классов. В результате, количество классификаций фактически будет равняться числу их авторов, и ни о какой однозначности научного факта не будет и речи.

Принципиальной альтернативой эпиморфеме является филогенетическая система (филема) — классификация, основанная на реконструкции филогенеза, т.е. хода эволюционных событий. Филема описывает генеалогию организмов, систему родственных связей между ними; проще говоря, она рассказывает нам, «кто от кого произошел». В отличие от экоморфемы, оперирующей массой неоднозначных и противоречивых признаков, филема основывается на едином и однозначном критерии, и не допускает сущностных противоречий.
Сама идея филогенетической системы имеет 150-летнюю историю. Однако ее реализация на практике была невозможна до тех пор, пока не были разработаны методы надежного установления родственных связей путем сравнения структуры биополимеров, в первую очередь — ДНК. До этого момента предположения о происхождении и родстве делались на основании ископаемых остатков (которые для многих групп просто не существуют), а также данных о сходстве внешнего и внутреннего строения. Но сходство отнюдь не означает родства (достаточно вспомнить китов и дельфинов, которые похожи на рыб, но совсем не родственны им). В связи с отсутствием однозначных данных о родстве, систематика XIX-XX века лишь объявляла себя филогенетической, однако в действительности таковой не была. Эволюционные древа, которые можно встретить в ВУЗовских учебниках 15-20 летней давности (а также, увы — в самых свежих школьных учебниках) во многом не соответствуют действительности и в начале XXI в. признаны ошибочными. Их место заняли системы, построенные на основании сравнения геномов, — метода, надежность которого в определении родства признана даже юристами (вспомним, что генетические методы используются для определения степени родства между людьми).
Все это, однако, не означает, что морфологические, анатомические, физиологические и иные признаки исключены из рассмотрения систематиков. Вовсе неї. Просто раньше биологи пытались установить родство, сравнивая между собой особенности строения организмов, а теперь — анализируют эволюцию строения на основе твердо установленного родства. Каждая группа, от вида до царства, созданная на основе филогенетической реконструкции, снабжается как морфологическим описанием, так и генотипической характеристикой, и в последние годы наличие обеих составляющих становится обязательным.
Реконструкция эволюционных событий позволила доказать, что многие группы организмов независимо друг от друга прошли по одному и тому же эволюционному пути, и сформировали на различной основе одни и те же структуры. Тем самым подтвердилось, что направленность эволюционных событий не столь хаотична, как полагали ранее. Моделирование и прогнозирование эволюционных событий, вскрытие механизмов возникновения форм и структур, является одной из главных задач систематики будущего.

Раздел 1. ИСТОРИЯ СИСТЕМАТИКИ
1.1. Первые попытки классификации организмов
В течение тысячелетий народы мира делили живые существа на две группы, впоследствии названные царствами: растения и животные. Эта классификация, основанная на бытовых наблюдениях, получила научное оформление в трудах Аристотеля (IV в. до н. э.) и с тех пор не претерпевала существенных изменений в течение двух тысяч лет.
Согласно Аристотелю, растения и животные представляют собой две основные ступени «лестницы существ», ведущей от примитивных форм к более совершенным. Третью, наивысшую, ступень занимает человек. Каждую из ступеней Аристотель охарактеризовал определенным набором признаков, причем по мере восхождения по «лестнице существ», число этих признаков возрастало (рис. l.l).
Система, предложенная Аристотелем, отличалась цельностью и простотой. В то же время, уже ее автор столкнулся с проблемой, которая со временем разрушила «логическую» систематику. Эта проблема называется парадоксом переходных форм и состоит в том, что в любой классификации почти всегда находятся организмы, занимающие промежуточное положение между выделенными группами. Так, в систему Аристотеля не укладывалось существование кораллов, актиний и губок: эти существа неподвижны (согласно античным представлениям), но питаются наподобие животных. Не найдя иного выхода, ученый создал для них промежуточную группу «зоофиты» — растения-животные.

Эпоха Возрождения (кон. XV — п.п. XVII вв.) — время зарождения науки в современном смысле этого слова. Разнообразие живой природы привлекло в этот период внимание целой плеяды исследователей, которые внесли значительный вклад в развитие систематики. В 1551 г. Конрад Гесснер опубликовал первую иерархическую, т.е. многоступенчатую классификацию животных. Вскоре за ним, в 1583 г. Андрее Чезальпино создал иерархическую классификацию растений. В 1683 г. Антони ван Левенгук открыл мир микроскопических существ и описал бактерий, простейших и дрожжевые грибы. Впрочем, и он сам, и его последователи вплоть до XIX в. считали все эти существа «очень маленькими животными».
В этот же период появились первые предложения по упорядочению наименования организмов. В 1620 г. Каспар Баугин разработал полиноминальную номенклатуру организмов, согласно которой название должно представлять собой точное описание организма (такие «названия» могли занимать страницу). Понимая недостаток этой системы, Баугин предложил ее сокращенный вариант, впоследствии названный бинарной номенклатурой. В соответствии с ней, название вида состоит из двух слов, первое из которых относит вид к роду (т.е. группе сходных видов), а второе — указывает на отличие данного вида от остальных представителей рода.
Само понятие «вид» из философско-логической категории постепенно переместилось в область науки. В 1686 г. Джон Рей создал биологическую концепцию вида, согласно которой к одному виду относятся все особи, сходные по большинству признаков, способные скрещиваться и давать плодовитое потомство.

Предложения интернет-магазинов