ФІЛОГЕНЕТИЧНА ТАКСОНОМІЯ
План
Філогенетичне дерево
Таксон
Філогенетика або філогенетична систематика — область біологічної систематики, що займається ідентифікацією і проясненням еволюційних взаємин серед різних видів життя на Землі, як сучасних, так і вимерлих. Еволюційна теорія стверджує, що схожість серед індивідуумів або видів часто вказує на загальне походження або загального предка. Тому взаємини, встановлені філогенетичною систематикою, часто описують еволюційну історію видів і, відтепер, його філогенез, історичні взаємини серед гілками організмів або їх частин, наприклад їх генів. Філогенетична таксономія, яка є відгалуженням, але не логічним продовженням, філогенетичної систематики, займається класифікацією груп організмів згідно зі ступенем їхніх еволюційних відносин.
Засновником систематики, області науки, що займається класифікацією живих організмів і взаємовідношення між компонентами живого, вважається Карл Лінней. Проте тільки в кінці 1950-х німецький ентомолог Віллі Генніг (Willi Hennig) запропонував, що систематика повинна відображати відому еволюційну історію так близько, як тільки можливо, підхід який він назвав філогенетичною систематикою. Супротивники Генніга зневажливо називали його послідовників «кладистами», через акцент на визнання тільки монофілетичних груп або клад. Проте, кладисти швидко прийняли цю назву як корисний термін, і зараз кладистичний підхід домінує у систематиці.
Філогенетичне дерево
Систематика описує зразок взаємин серед таксонами і призначається допомогти нам зрозуміти історію всіх живих організмів. Але історія не є чимось, що ми можемо побачити, вона трапилася одного разу і залишила тільки вказівки щодо фактичних подій. Учені використовують ці вказівки щоб побудувати гіпотези, або моделі, історії життя. У філогенетиці найзручніший шлях візуально представлення еволюційних взаємин серед груп організмів здійснюється через ілюстрації, які називаються філогенетичними деревами.
Приклад філогенетичного дерева
Вузол: представляє таксономічну одиницю. Він може бути або існуючою групою або предком.
Гілка: визначає взаємовідношення між таксонами в термінах нащадків і предків.
Топологія: правило за яким розгалужується дерево.
Довжина гілки: представляє число змін, які відбулися між таксонами.
Корінь: загальний предок всіх організмів, які розглядаються.
Масштаб відстані: масштаб, який представляє кількість відмінностей між організмами або послідовностями геному.
Клада: група двох або більше таксонів або послідовностей ДНК, яка включає як свого загального предка, так і всіх його нащадків.
Оперативна таксономічна одиниця (ОТО, OTU): рівень деталей, вибраний дослідником для даної роботи, наприклад популяції, види, роди рослин.
У кладистиці (філогенетиці), кла́да — група організмів, що є нащадками одного спільного предка, та яка включає всіх його нащадків. Будь-яка така група також розглядається як монофілетична група організмів і може буди зображена за допомогою кладограми, діаграми походження організмів у формі дерева.
Звичайно клада (щонайменше спочатку) — наукова гіпотеза еволюційних взаємин серед організмів, що входять в аналіз. Таким чином клада може бути підтримана або спростована подальшим аналізом, що використовує інший набір даних.
Якщо клада виявляється вірною в різних кладистистичних дослідженнях, що використовують різні набори даних, вона може бути прийнятою до таксономії і стати таксоном. Не всі таксони, що використовуються зараз, утворюють клади. Метою сучасної таксономії є реорганізація таксонів, щоб сформувати чисті клади.
Таксон
Таксон (від taxis — розташування) — одиниця класифікації; елемент таксономії, група в класифікації, рівень таксономічного рангу використовуваний в біологічній класифікації. Поняття застосовується переважно в біологічній систематиці, де під таксоном розуміють групу організмів, об'єднаних на основі загальноприйнятих методів класифікації, пов'язаних між собою тим чи іншим ступенем спорідненості, та достатньо відокремлену від інших груп, щоб їй можна було призначити визначену таксономічну категорію (таксономічний ранг) — вид, рід, родина і т. д.
На відміну від таксономічного рангу таксон завжди позначає конкретні біологічні об'єкти (наприклад, поняття «папороті», «китоподібні» чи «хребетні» позначають групи організмів, що слугують об'єктами класифікації), коли поняття «вид», «рід» і т. д. є таксономічними рангами. Конкретний вид Pinus sylvestris L. (сосна звичайна) є таксоном, конкретний рід з присвоєною йому назвою є таксоном і т.і.
Латинські назви таксонів, залежно від кількості слів, поділяються на уніномінальні, біномінальні, триномінальні і складені.
Назви |
Таксони |
уніномінальні |
царство, відділ / тип, клас, порядок / ряд, родина, коліно / триба, рід |
біномінальні |
Вид |
триномінальні |
підвид (у тварин) |
Складені |
підвид (у рослин), різновид / варієтет, форма |
Назва роду рослин і тварин, як правило, є іменником у називному відмінку однини. Назви таксонів пишуться з великої букви.
У біологічній номенклатурі існує три основних способи вираження видових епітетів. Найпоширенішими в номенклатурі видів є епітети, виражені прикметником, узгодженим із родовою назвою.
Таксономі́чна катего́рія (також, таксономічний ранг) — поняття, що застосовується в систематиці для позначення підпорядкування різних груп живих організмів, що відрізняються одна від одної ступенем спорідненості. Таксономічні категорії різного рівня, або рангу (вид, рід, родина і т. д.), присвоюють реальним відокремленим групам організмів — таксонам, тобто категорії є сукупностями таксонів одного рангу. На відміну від таксонів, таксономічні категорії позначають не реальні організми, а визначений ранг чи рівень класифікації, тобто ступінь ієрархії.
Основні таксономічні ранги
Ілюстрація співвідношення основних таксономічних рангів
Домен (лат. — regio, англ. — domain) — таксономічна категорія найвищого рангу, що включає декілька царств;
Царство (regnum) — група споріднених відділів, чи типів;
Тип (phylum) (для тварин) або Відділ (division) (для рослин, бактерій, архей та грибів) — група споріднених класів;
Клас (classis) — група споріднених рядів (для тварин) або порядків (для рослин та т.ін.);
Ряд (ordo) (для тварин) або Порядок (для рослин та ін.);
Родина (familia) — група споріднених родів;
Рід (genus) — група споріднених видів;
Вид (species) — група особин, ідентичних до особини-еталону за діагностичними ознаками.
Дискусійні та застарілі таксономічні одиниці:
Імперія (Imperia) — вперше термін використано у таксономії для поділу клітинних та неклітинних форм життя. Застосування цього терміну наразі під питанням.
Філум (Phylym) — першочергово ця категорія, запропонована А. Пашером, об'єднувала споріднені відділи рослин, 1994 року терміни філум та порядок визнано синонімами.
У систематиці рослин
У систематиці рослин підпорядкованих споріднених таксономічних рангів сучасна систематика налічує до 25.[1][2]
Основні таксономічні ранги, якими оперує нині систематика рослин, такі: відділ (divisio, або phylum); відділи поділяють на класи (classis), класи — на порядки (ordo), порядки — на родини (familia), родини — на роди (genus), роди — на види (species). Кожен з цих таксономічних рангів можна поділити в разі потреби на дрібніші, проміжні, скориставшись приставкою «під» (sub): підвідділ (subdivisio), підклас (subclassis), підродина (subfamilia), підрід (subgenus) та ін. У межах роду з численними видами, крім підродів, виділяють ще часом секції (sectio), підсекції (subsectio), а в межах останніх — серії (series) та підсерії (subseries). Поліморфні види поділяють нерідко на підвиди subspecies), різновидності, або варіації (varietas), а також форми (forma).
В сучасній біологічній класифікації доме́н (іноді надцарство, лат. Domain) — таксономічна категорія найвищого рангу, що включає декілька царств (в деяких, особливо застарілих, системах біологічної класифікації царство розглядається як найвищий ранг).
Філогенетичне дерево живих організмів засноване на даних аналізу послідовності рРНК, що показує поділ живих організмів на домени Бактерій, Архей і Еукаріот.
Термін було запропоновано в 1990 році Карлом Воузом, який розділив всі живі організми за системою трьох доменів:
Археї (Archaea)
Бактерії (Bacteria)
Еукаріоти (Eukaryota)
Найважливішою відмінністю від попередніх систем було те, що Прокаріоти були розділені на дві групи (Археї і Бактерії), кожна з яких була рівнозначна Еукаріотам. Зараз ця система набула широкого розповсюдження і вважається загальновизнаною.
Крім цієї системи зараз обмежене використання все ще мають дві дещо застарілі системи груп вищого рангу, а саме:
Система двох імперій, в якій живі організми діляться на дві імперії (або надцарства): Еукаріот (Eukaryota) і Прокаріот (Prokaryota), причому останні відповідають археям і бактеріям системи Воуза.
Система п'яти царств (які розглядаються як таксони найвищого рангу): Прокаріоти (Prokaryota або Monera), Протисти (Protista), Гриби (Fungi), Рослини (Plantae) і Тварини (Animalia), причому останні чотири царства відповідають імперії або домену еукаріот.
В біологічній класифікації ца́рство — таксономічна категорія найвищого рангу після домену. В деяких класифікаціях, особливо застарілих, таксономічною категорією найвищого рангу вважається саме царство або імперія. Царство підрозділяється на менші групи: типи (звичайно для тварин) або відділи (звичайно для рослин).
У своїй праці Systema Naturae («Система Природи») Карл Лінней визначив два царства живих організмів: Animalia для тварин та Vegetabilia для рослин. Також він ввів третє царство Mineralia для мінералів. Він підрозділив кожне царство на класи, які пізніше було згруповано у типи та відділи відповідно.
Коли було відкрито одноклітинні організми, їх поділили між двома царствами: рухливі форми віднесли до тварин (тип Protozoa), а водорості та бактерії — до рослин (відділ Thallophyta або Protophyta). Деякі форми було важко класифікувати за такої системи (наприклад, рухливі водорості евглени та амебоподібні слизовики), тому різні автори відносили їх до різних царств. Через це Ернст Геккель запропонував створити для них ще одне царство — Protista.