Біологія. Повторне видання. 9 клас. Остапченко

Тема 7. Біорізноманіття

У цій темі ви дізнаєтесь про:

• основи еволюційної філогенії та систематики;
• різноманітність органічного світу: неклітинні форми життя (віруси), основні групи прокаріотів (археї та бактерії) та еукаріотів.

§ 47. Основи еволюційної філогенії та систематики

Пригадайте, які систематичні одиниці використовують у систематиці рослин, грибів і тварин. Що таке філогенез? Які критерії виду використовують у сучасній біології? Що таке мікроеволюція, видоутворення та макроеволюція? Які існують варіанти видоутворення?

Систематика — наука про різноманітність організмів. Головним завданням систематики є розроблення принципів класифікації організмів та надання наукових назв усім групам організмів. Створюючи системи окремих груп організмів, учені-систематики прагнуть створити єдину всеосяжну систему органічного світу.

Систематику як науку започаткував видатний шведський учений Карл Лінней. Як і сучасні вчені, він вважав, що вид - це сукупність особин, подібних між собою за будовою, які дають плодючих нащадків. Звісно, сучасні погляди на вид у біології значно ширші. Вони враховують, зокрема, ще й мінливість видів та існування видів-двійників.

Види-двійники - два або більша кількість самостійних видів, які не розрізняються або майже не розрізняються за особливостями будови, але не схрещуються між собою.

З курсу біології 6 та 7 класів ви знаєте, що саме К. Лінней ввів у науку принцип подвійних назв видів (бінарну номенклатуру). Отже, назва кожного виду складається з двох слів латинською мовою, наприклад: Felis silvestris¹ - кіт лісовий: перше слово (Felis) означає назву роду, до якого належить вид, а друге (silvestris) - видову назву (мал. 47.1). Така назва виду є науковою, тобто єдиною для вчених усіх країн.

Ще одним важливим внеском К. Ліннея було застосування системи взаємопідпорядкованих таксонів (ієрархічного принципу) у систематиці. Це означає, що систематичні одиниці нижчого рангу входять до складу одиниць вищого (наприклад, види входять до складу родів, роди - до складу родин тощо).

¹ Латинські назви організмів наведено не для запам’ятовування.

Мал. 47.1. Кіт лісовий (Felis silvestris) (1) та рись (Felis lynx) (2) - два види, що належать до роду Кіт (рід Felis)

Систематичною одиницею високого рангу в зоології, ботаниці або мікології (науці, що досліджує гриби) є царство. Таксон, що включає кілька царств, у сучасній біологічній класифікації організмів має назву домен.

Цікаво знати

Тривалий час у біології виділяли три домени: Археї, Бактерії та Еукаріоти. Але 2019 року Міжнародна комісія з мегасистематики еукаріотів запропонувала виділити два домени еукаріотів: Аморфеї (зокрема включають амебоподібних протистів, багатоклітинних тварин, справжні гриби, деякі групи грибоподібних організмів) та Діафоретики (від грец. діафоретікес - різноманітні; включають вищі рослини, зелені, червоні, бурі діатомові водорості, інфузорій, форамініфер, радіолярій тощо).

К. Лінней та інші вчені тих часів, створюючи свої системи різних груп організмів, спиралися лише на деякі, часто довільні, ознаки їхньої подібності. Тепер такі системи називають «штучними», оскільки вони часто не відбивають родинні зв’язки між організмами.

Принципи сучасної систематики. Сучасна філогенетична, або природна, систематика базується на таких принципах:

• усі сучасні види є нащадками викопних форм, цим забезпечується безперервність життя; таким чином, єдина всеосяжна система організмів включає як ті види, які існують нині, так і ті, що мешкали колись;
• види утворюються переважно в результаті дивергенції, тому кожна систематична група є монофілетичною, тобто всі її члени походять від спільного предка;
• кожний тип (відділ) організмів має притаманний лише йому загальний план будови, який докорінно відрізняється від інших;
• різноманіття видів є наслідком їхніх пристосувань (адаптацій) до умов довкілля.

Сучасна систематика спирається на результати досліджень різноманітних наук, але особливу увагу приділяють молекулярно-генетичним дослідженням. Оскільки споріднені групи організмів походять від спільного предка, то вони успадковують від нього і багато груп спільних генів. Учені досліджують не лише ядерні гени, а й гени мітохондрій і хлоропластів.

Важливе значення для побудови сучасних систем організмів мають дослідження їхнього каріотипу: у споріднених організмів особливості хромосомного набору подібніші, ніж у неспоріднених. Навіть якщо два види мають подібну кількість хромосом (як-от, капуста та редька - по 18 у диплоїдному наборі, вони відрізнятимуться за особливостями будови окремих хромосом.

Сучасна систематика базується на біологічній концепції виду (див. § 43), зокрема на наступних її положеннях:

• вид - єдина систематична одиниця, яка реально існує в природі (пригадаймо: встановити належність до певного виду можна за допомогою різних критеріїв виду);
• особини різних видів між собою зазвичай не схрещуються (явище репродуктивної ізоляції); якщо ж таке схрещування і відбувається, міжвидові гібриди зазвичай розмножуватись не здатні (вони стерильні).

Основними галузями систематики є класифікація і номенклатура.

Класифікація — встановлення рангу і характеристика певних систематичних груп.

Процес класифікації передує найменуванню таксонів, адже характер назви таксонів залежить від їхнього рангу. Отже, спочатку вчені класифікують, тобто визначають ранг таксона, з яким вони мають справу. І лише після того вони надають правильні назви таким таксонам (процес номенклатури).

Часто від точного визначення виду залежать і результати досліджень. Наприклад, малярійний комар, якого колись розглядали як один вид, насправді становить комплекс видів-двійників, одні з яких здатні переносити збудника малярії, інші - ні.

У сучасній біосфері налічують понад 2 млн видів живих істот, але щорічно вчені описують тисячі нових видів, тому за прогнозами фахівців, кількість сучасних видів може становити до 5 млн і більше. І кожний новий для науки вид має посісти своє місце в системі органічного світу.

Сучасна система органічного світу — відображення процесу його еволюції. Ми вже згадували, що сучасна систематика базується на тому, що споріднені таксони походять від спільного предка. Дослідники для графічного відображення родинних зв’язків між різними групами організмів використовують спеціальні комп’ютерні програми, які аналізують різноманітні риси подібності та відмінності між ними, та будують так звані кладограми (від грец. кладос - гілка та грамма - запис).

Кладограма — графічне відображення родинних зв’язків між окремими групами організмів.

На підставі аналізу численних ознак комп’ютер розподіляє досліджувані види по групах. При цьому що ближче розташовані таксони, то тісніші родинні зв’язки між ними.

Цікаво знати

На малюнку 47.2 наведено два види кладограм, які містять одну й ту саму інформацію. Аналізуючи їх, можна зробити висновок, що таксони А та В мають тісніші родинні зв’язки, ніж кожний з них із таксоном С. Якщо таксони А, В, С - це види, можна припустити, що види А та В належать до одного роду, а вид С - до іншого. Лінія в основі кладограми вказує, що обидва роди походять від спільного предка.

Мал. 47.2. Два варіанти кладограм, які відображають родинні зв’язки між трьома таксонами: А, В та С. Завдання. Поміркуйте, які з таксонів виникли раніше, а які - пізніше

Успіхи в галузі створення систем різних груп організмів привели вчених до ідеї про те, що ступінь подібності певних груп (видів, родів тощо) одна до одної визначається їхнім історичним походженням від спільного предка. Оскільки різні таксони організмів виникли у процесі еволюції неодночасно, то, аналізуючи певні кладограми, можна зробити висновок, які таксони утворилися раніше, а які - пізніше.

Прокаріоти та еукаріоти. Сучасна класифікація організмів базується, зокрема, на особливостях будови їхніх клітин. Наприклад, клітини прокаріотів (домени Археї та Бактерії) мають просту будову: у них відсутнє сформоване ядро, більшість органел, оточених двома (мітохондрії, пластиди) чи однією (ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, лізосоми тощо) мембранами.

Натомість клітини організмів, що належать до еукаріотів, хоча б на певних етапах розвитку мають ядро (як-от, еритроцити більшості ссавців, ситоподібні трубки рослин). Їм притаманні різноманітні органели.

Крім організмів, які мають клітинну будову, існують і неклітинні форми життя: пріони, віроїди, віруси.

Ключові терміни та поняття: принцип подвійних назв організмів (бінарна номенклатура), штучна та природна (філогенетична) системи організмів, домен, монофілетична група.

Перевірте здобуті знання

1. Що вивчає систематика? 2. Які системи організмів називають штучними, а які - природними (філогенетичними)? 3. Які групи організмів називають монофілетичними? 4. Що таке класифікація організмів? 5. У чому полягає принцип подвійних назв організмів? Наведіть приклади.

Поміркуйте. Чому філогенетичну систему організмів вважають відображенням процесу еволюції?