Rozdział 1. Wirusy, bakterie, protisty i grzyby

Temat: 1.2. Klasyfikowanie organizmów

1. Wprowadzenie do systematyki i podstawowe pojęcia

• Pierwszy spójny system klasyfikacji organizmów: opracowany w XVIII w. przez Karola Linneusza.
  • Brał pod uwagę wyłącznie podobieństwo zewnętrzne organizmów.
  • Stworzony przez niego system nie odzwierciedlał naturalnych pokrewieństw między organizmami.
• Systematyka: odrębny dział biologii zajmujący się zagadnieniami klasyfikacji organizmów.
• Zadania systematyki: łączenie organizmów w grupy, tzw. jednostki taksonomiczne (taksony), na podstawie wcześniej przyjętych kryteriów.
• Takson: grupa organizmów mająca określoną rangę (np. kot domowy, drapieżne, ssaki, eukarionty) [na chłopski rozum: szufladka lub kategoria, do której wrzucamy podobne do siebie organizmy].
• System taksonomiczny (system klasyfikacji organizmów): system podziału organizmów na taksony.

---

2. Systemy taksonomiczne: sztuczny a naturalny

• System taksonomiczny sztuczny:
  • Oparty wyłącznie na podobieństwie organizmów (np. w budowie zewnętrznej).
  • Nie odzwierciedla przebiegu ewolucji organizmów [na chłopski rozum: wrzucanie do jednego worka ptaka i motyla tylko dlatego, że oboje latają].
• System taksonomiczny naturalny (filogenetyczny):
  • Oparty na pokrewieństwie organizmów.
  • Odzwierciedla przebieg ewolucji organizmów [na chłopski rozum: łączenie w grupy na podstawie tego, czy miały wspólnego praprzodka, tak jak w rodzinie].
• Obecnie stosowany system taksonomiczny:
  • Oparty na podobieństwie organizmów oraz na ich ewolucyjnym pokrewieństwie.
  • Podlega ciągłym zmianom w wyniku rozwoju nauki, technik klasyfikacji oraz odkrywania nowych gatunków.
• Ewolucyjne pokrewieństwo organizmów:
  • Wszystkie organizmy są ewolucyjnie spokrewnione, ale stopień pokrewieństwa jest różny.
  • Zależy od tego, kiedy doszło do rozdzielenia się ich przodków na osobne linie rozwojowe.
  • Przykład: delfin (ssak) jest bliżej spokrewniony z foką (ssakiem) niż z rekinem (rybą) – mimo zewnętrznego podobieństwa delfina i rekina.

---

3. Podstawowe rangi taksonomiczne

• Gatunek:
  • Podstawowa jednostka klasyfikacji organizmów.
  • Grupa podobnych do siebie organizmów, zdolnych do krzyżowania się i wydawania płodnego potomstwa [na chłopski rozum: jeśli dwa zwierzęta mogą mieć razem dzieci, a te dzieci też będą mogły mieć dzieci, to jest ten sam gatunek].
• Struktura hierarchiczna klasyfikacji:
  • Poszczególne gatunki przypisuje się do wyższych rang/kategorii taksonomicznych: rodzaju, rodziny, rzędu, klasy, typu, królestwa i domeny.
  • Każdy takson jest zbiorem jednostek niższej rangi (np. rząd jest zbiorem rodzin, rodzina zbiorem rodzajów).
• Nazewnictwo binominalne (dwuimienne):
  • Obowiązuje dla łacińskich nazw gatunkowych.
  • Nazwa gatunkowa składa się z dwóch członów:
    1. Nazwa rodzajowa (określa przynależność organizmu do danego rodzaju).
    2. Epitet gatunkowy (odróżnia poszczególne gatunki należące do tego samego rodzaju).
  • Przykład: żaba trawna (Rana temporaria) oraz żaba śmieszka (Pelophylax ridibundus) – nie należą do tego samego rodzaju, mimo że ich polskie nazwy mogą to sugerować.

Rangi taksonomiczne w systematyce roślin i zwierząt:

Ranga / Kategoria	Przykład: Rośliny	Przykład: Zwierzęta
Domena	eukarionty	eukarionty
Królestwo	rośliny	zwierzęta
Gromada / Typ	gromada: okrytonasienne	typ: strunowce
Klasa / Gromada	klasa: dwuliścienne	gromada: ptaki
Rząd	rząd: astrowce	rząd: kraskowe
Rodzina	rodzina: astrowate	rodzina: zimorodkowate
Rodzaj	rodzaj: stokrotka	rodzaj: zimorodek
Gatunek	gatunek: stokrotka pospolita (Bellis perennis)	gatunek: zimorodek zwyczajny (Alcedo atthis)

(Uwaga: Różnice w nazewnictwie kategorii dotyczą typu i gromady u zwierząt oraz gromady i klasy u roślin).

---

4. System naturalny (filogenetyczny) oraz narządy homologiczne i analogiczne

• Filogeneza: rozwój rodowy, czyli ewolucyjna historia rozwoju organizmu lub grupy systematycznej (od pojawienia się na Ziemi do czasów współczesnych lub wymarcia) [na chłopski rozum: drzewo genealogiczne całego gatunku na przestrzeni milionów lat].
• System filogenetyczny:
  • Odzwierciedla stopień ewolucyjnego pokrewieństwa między organizmami.
  • Miarą pokrewieństwa jest podobieństwo między organizmami.
  • Poszukuje się cech świadczących o wspólnym pochodzeniu.

Homologia i narządy homologiczne:

• Homologia: podobieństwo budowy wynikające ze wspólnego pochodzenia.
• Narządy homologiczne:
  • Narządy o wspólnym pochodzeniu.
  • Mają taki sam plan budowy oraz podobne umiejscowienie i przebieg rozwoju.
  • Nie zawsze są widocznie podobne zewnętrznie z powodu funkcjonowania w różnych warunkach.
  • Przykład: kończyny przednie delfina (płetwy do pływania) i nietoperza (skrzydła do lotu).
    • Różnią się wyglądem i funkcją, ale są zbudowane z tych samych elementów i powstają z tych samych struktur podczas rozwoju.

Analogia i narządy analogiczne:

• Analogia: podobieństwo, które nie wynika z pokrewieństwa, lecz z prowadzonego trybu życia lub funkcjonowania w zbliżonym środowisku.
• Narządy analogiczne:
  • Narządy niemające wspólnego pochodzenia.
  • Są zewnętrznie podobne na skutek pełnienia takich samych funkcji [na chłopski rozum: ewolucja wpadła na ten sam pomysł dwa razy u całkiem obcych sobie organizmów].
  • Przykład: skrzydła owadów i ptaków.
    • Służą do aktywnego lotu, ale mają całkowicie odmienną budowę wewnętrzną (skrzydła owadów to wytwory powłok ciała, a ptaków to przekształcone kończyny przednie).

---

5. Drzewo rodowe organizmów (drzewo filogenetyczne)

• Definicja: przedstawienie pokrewieństwa ewolucyjnego organizmów.
• Gałęzie drzewa: linie rozwojowe (tzw. linie filetyczne), czyli grupy organizmów mające wspólnego przodka.
• Miejsca rozgałęzień linii rozwojowych: wskazują wspólnych przodków organizmów.
• Formy graficzne drzewa rodowego:
  • Forma ukośna.
  • Forma prostokątna.

---

6. Rodzaje taksonów

Na podstawie porównania danych dotyczących ewolucyjnego pokrewieństwa z tradycyjnymi systemami wyodrębniono trzy rodzaje taksonów:

1. Takson monofiletyczny (klad):
   • Naturalna grupa organizmów.
   • Obejmuje wspólnego przodka oraz wszystkich jego potomków [na chłopski rozum: pełna rodzina – prababcia i WSZYSTKIE jej dzieci, wnuki i prawnuki].
2. Takson parafiletyczny:
   • Sztuczna grupa organizmów.
   • Wywodzi się od jednego przodka, ale nie obejmuje wszystkich jego potomków [na chłopski rozum: wykluczający – prababcia i większość rodziny, ale bez jednego wujka i jego dzieci].
3. Takson polifiletyczny:
   • Sztuczna grupa organizmów.
   • Wywodzi się od różnych przodków i obejmuje organizmy bardzo daleko ze sobą spokrewnione [na chłopski rozum: przypadkowa zbieranina – obcy ludzie wrzuceni do jednego worka, bo np. wszyscy noszą okulary].

---

7. Analiza kladogramów (Samouczek)

• Kladogram: diagram przedstawiający pokrewieństwo między organizmami, który nie uwzględnia czasu ewolucji poszczególnych linii rozwojowych.
• Analiza kladogramu pozwala m.in. na: określenie bliskości pokrewieństwa konkretnych taksonów.

Zasady analizy kladogramu:

• Organizmy są tym bliżej spokrewnione, im później nastąpiło rozdzielenie się ich linii rozwojowych [na chłopski rozum: im bliżej "góry/końca" drzewka znajduje się ich wspólny punkt rozgałęzienia].
• Przykład analizy (Ptaki i Gady):
  • Pytanie: Czy żółwie są bliżej spokrewnione z ptakami czy z jaszczurkami?
  • Wynik: Żółwie są bliżej spokrewnione z ptakami niż z jaszczurkami, ponieważ ostatni wspólny przodek żółwi i ptaków pojawił się później w ewolucji niż wspólny przodek żółwi i jaszczurek.
  • Pytanie: Czy gady są grupą monofiletyczną?
  • Wynik: Gady nie są grupą monofiletyczną, ponieważ nie uwzględniają ptaków, które wywodzą się od tego samego wspólnego przodka.

---

8. Współczesny system klasyfikacji organizmów

• Propozycja: zaproponowany w 1990 r.
• Domena: nadrzędna kategoria taksonomiczna w tym systemie.
• 3 Domeny:
  1. Bakterie
  2. Archeowce
  3. Eukarionty (organizmy jądrze)

(Uwaga: Nie jest to jedyny system – część naukowców uznaje domeny za 3 nadkrólestwa, a liczbę królestw szacuje od 4 do ponad 20).

Porównanie domen i królestw (cechy organizmów):

1. Domena: Bakterie
   • Organizmy jednokomórkowe.
   • Odżywianie: heterotroficzne (cudzożywne) lub autotroficzne (samożywne).
   • Komórki nie mają jądra komórkowego.
   • U większości gatunków otoczone ścianą komórkową.
2. Domena: Archeowce
   • Organizmy jednokomórkowe.
   • Odżywianie: heterotroficzne lub autotroficzne.
   • Komórki nie mają jądra komórkowego.
   • U większości gatunków otoczone ścianą komórkową.
3. Domena: Eukarionty (obejmuje 4 królestwa):
   • Królestwo: Protisty
     • Organizmy jednokomórkowe, kolonijne lub wielokomórkowe.
     • Odżywianie: heterotroficzne lub autotroficzne.
     • Komórki mają jądro komórkowe.
     • U niektórych gatunków otoczone ścianą komórkową.
   • Królestwo: Rośliny
     • Organizmy jednokomórkowe, kolonijne lub wielokomórkowe.
     • Odżywianie: autotroficzne (nieliczne gatunki to pasożyty).
     • Komórki mają jądro komórkowe i są otoczone ścianą komórkową.
   • Królestwo: Grzyby
     • Organizmy jednokomórkowe lub wielokomórkowe.
     • Odżywianie: heterotroficzne.
     • Komórki mają jądro komórkowe i są otoczone ścianą komórkową.
   • Królestwo: Zwierzęta
     • Organizmy wielokomórkowe.
     • Odżywianie: heterotroficzne.
     • Komórki mają jądro komórkowe, ale NIE MAJĄ ściany komórkowej.