Систематика и классификация микроорганизмов
Под классификацией понимают отнесение конкретного биологического объекта к определённой группе однородности по совокупности присущих ему признаков.
Группа однородности называется таксоном.
Систематика – наука, изучающая отношения между таксонами. Со времён Аристотеля (384 – 322 г. до н.э.) биологи делили все живое на два царства – растения и животные. Карл Линней изобрёл бинарную номенклатуру.
После открытия А. ван Левенгуком микромира всех микроорганизмов стали относить к животному царству.
Во второй половине XIX века немецкий учёный Эрнст Геккель (1834 - 1919) предложил выделить все микроорганизмы, у которых отсутствует дифференцировка на ткани и органы выделить в отдельное царство Protista («первосущества»), включив в него организмы, во многом занимающих промежуточное положение между растениями и животными. То были искусственные классификации, основанные на похожести или не похожести организмов по отдельным признакам.
В настоящее время преобладает филогенетический подход к систематике микроорганизмов, который учитывает родственные связи и пути эволюционирования организмов. При такой классификации иерархия таксонов отражает генеалогическое древо. Попытка представить такую классификацию была сделана на основании сравнения строения 16S РНК рибосом. Анализ этой структуры позволяет определить место организма на генетическом древе.
На основе этих исследований разрабатывается классификация всех живых существ в рамках трёх доменов: Bacteria, Archaea и Eucaria. Согласно современным представлениям, микроорганизмы делятся на прокариот и эукариот в зависимости от строения их клеток, к первым относятся Бактерии и Археи, ко вторым все остальные.
Параграф 1. Современные принципы систематики
В зависимости от того, к какому домену относится организм, для него применяют разные классификации. Это дань памяти как сложившимся традициям, так и принципу, согласно которому клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности, а вирусы вообще не являются живыми системами, и общая классификация для них неприменима.
Существует восемь основных таксонов. У эукариот:
Империя (домен)
царство — regnum
тип — phylum (у растений отдел — divisio)
класс — classis
отряд (у растений порядок) — ordo
семейство — familia
род — genus
вид — species
В современной классификации прокариот принята следующая иерархия таксонов:
Домен
Филум
Класс
Порядок
Семейство
Род
Вид
Вид – основная таксономическая единица. Микробиологи, также как и все, пользуются биноминальной системой обозначения объектов (номенклатурой), включающей родовое и видовое название, например, Escherichia coli.
У вида есть изменчивость. Поэтому имеются также такие категории, как инфравидовые ранги. Это все таксоны, которые расположены ниже вида. Основные – подвид, разновидность (вар), форма. В пределах подвида имеются популяции, которые отличаются по одному или нескольким признакам. В пределах разновидности выделяют особей с отличительными от основной популяции признаками, закреплёнными генетически, но, в общем то, второстепенными. Форма – отражает индивидуальную изменчивость особей.
Из-за того что большинство микроорганизмов устроены крайне примитивно и для их классификации простого описания недостаточно, исследователи привлекли функциональные характеристики. Как правило, микробиологический объект невозможно классифицировать, не применив совокупность морфофизиологических, биохимических и молекулярно-биологических данных. Примером является определитель Берджи, с помощью которого определяют прокариот.
Для этого определения существует порог – 90% совпадений по основным признакам для определения рода, 97% совпадения для определения вида.
Другой метод определения – по геному. Синтезируют участки ДНК, характерные для определённого домена/рода/вида/вара и т.д., маркируют, расплавляют выделенную ДНК организма и затем пытаются соединить синтезированные участки с участками из генома организма. Точность этого метода высока, для идентификации вида достаточно совпадения на 70% (Нетрусов, Котова. Общая микробиология).