Тема: "БІОРІЗНОМАНІТТЯ"

Систематика – наука про різноманітність

Система́тика - біологічна наука про розмаїття живих організмів, завданням якої є опис і упорядковування різноманітних існуючих і вимерлих видів, їх розподіл, (класифікація) на певні систематичні групи (таксони) та опрацювання природної системи органічного світу.

Ще Аристотель розділив всіх живих істот на два царства – Рослини й Тварини, розрізняючи їх за такими ознаками: рослини «нерухомі і нечутливі», а тварини – «рухливі і чутливі».

Вид — група особин, ідентичних до особини-еталону за діагностичними ознаками.

Таксономія — термін, що має декілька значень: наука про об'єднання живих істот у групи на основі аналізу притаманних їм ознак;

Принципи наукової класифікації виду

Основною і найменшою одиницею класифікації є вид.

Найбільшою одиницею класифікації є царство.

Кожен вид слід обов'язково класифікувати, тобто віднести до кожної із зазначених категорій.

Класифікувати біологічний об'єкт означає визначити ступінь його подібності й відмінності від інших, порівнявши з ними.

Чим повніше враховуються різні особливості організмів, тим більшою мірою подібність, яка виявляється, буде відображати спорідненість організмів.

На основі окремих ознак подібності ґрунтується побудова штучних систем. Штучні (формальні) системи – це системи організмів, у яких класифікація видів ґрунтується лише на ступені їх подібності і не враховується історична спорідненість різних таксонів. Штучні системи створюють через нестачу даних про історичний розвиток, будову, екологічні особливості певних груп організмів. Наприклад, тривалий час виділяли Тип Черви, до якого відносили плоских, круглих і кільчастих червів та деяких червоподібних тварин.

Природні системи враховують ступінь історичної спорідненості різних таксонів. Природні (філогенетичні) системи– це системи організмів, у яких класифікація видів базується на їх ступені подібності та відображає філогенетичну спорідненість між систематичними групами організмів.

Для класифікації живих організмів використовується подвійна (бінарна) номенклатура, яку запровадив ще К. Лінней. Бінарна номенклатура – подвійна назва видів, перше слово якої вказує на родову належність, а друге – на видову. Наприклад: собака свійський (Canis familiaris). Використання латинської мови полегшує взаєморозуміння між вченими різних країн, запобігає непорозумінням, які можуть виникнути, якщо в наукових роботах кожної країни тварини і рослини називатимуться лише на мові свого народу. Для зведення правил біологічної номенклатури існують спеціальні номенклатурні кодекси. Основними на даний момент є Міжнародний кодекс ботанічної номенклатури (ICBN), причому номенклатура грибів історично відноситься саме до нього, Міжнародний кодекс зоологічної номенклатури (ICZN) та Міжнародний кодекс номенклатури бактерій (ICNB). Також існують Міжнародний кодекс класифікації та номенклатури вірусів (ICVCN) та Міжнародний кодекс номенклатури культурних рослин (ICNCP).

Таксономічна категорія – поняття, що застосовується в систематиці для позначення підпорядкування різних груп живих організмів, що відрізняються одна від одної ступенем спорідненості. Таксономічні (систематичні) категорії різного рівня, або рангу (вид, рід, родина та ін.), присвоюють реальним відокремленим групам організмів – таксонам. Таксон – група організмів, об'єднаних на основі методів класифікації, пов'язаних між собою тим чи іншим ступенем спорідненості, та достатньо відокремлена від інших груп, щоб їй можна було призначити визначену таксономічну категорію того чи іншого рангу. На відміну від таксономічної категорії таксон завжди позначає конкретні біологічні об'єкти. Наприклад, поняття "папороті" чи "хребетні" позначають групи організмів, що служать об'єктами класифікації, і тому є таксонами. Таким чином, поняття "вид", "рід" тощо не є таксонами, але конкретний вид собака свійський (Canis familiaris) є таксоном.

Для класифікації використовують основні таксономічні категорії: Царство → Тип (у зоології), Відділ (у ботаніці) Клас → Ряд (у зоології), Порядок (у ботаніці) → Родина → Рід → Вид. У необхідних випадках використовуються допоміжні таксономічні категорії (надцарство, підцарство, надтип, підтип та ін.).

Сучасні критерії виду

Критерії виду

• морфологічний — сукупність подібностей особин виду за будовою. До нього відносять усі матеріальні структури: від хромосом до особливостей будови органів та їхніх систем.
• фізіологічний — подібність або відмінність у процесах життєдіяльності особин одного чи різних видів.
• біохімічний — особливості хімічного складу та перебігу певних біохімічних реакцій, характерні для особин певного виду.
• географічний — полягає в тому, що популяції кожного виду заселяють певну частину біосфери (ареал), яка відрізняється від ареалів близьких видів, і площа та контури ареалів є видовою ознакою.
• екологічний — охоплює всі критерії, оскільки популяції кожного виду мають свою екологічну нішу в біогеоценозі.
• генетичний — Полягає у схожості ДНК окремих представників або груп особин.

Види, які не розрізняються за загальноприйнятими в діагностиці певної систематичної групи макроморфологічними критеріями, проте відрізняються за всіма іншими критеріями, відносяться до видів-двійників.

Віруси, віроїди, пріони.

Особливості організації та функціонування вірусів, віроїдів, пріонів.

Віруси — неклітинні форми живих організмів , які складаються з нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК) і білкової оболонки, зрідка включаючи інші компоненти (ферменти, ліпідні оболонки тощо). Віруси займають екологічну нішу облігатних внутрішньоклітинних паразитів, розмножуючись тільки в живих клітинах, вони використовують їхній ферментативний апарат і перемикають клітину на синтез зрілих вірусних часток — віріонів. Поширені всюди. Викликають хвороби рослин, тварин і людини

Віроїди

Віроїди — інфекційні агенти, які являють собою низькомолекулярну, висококомплементарну одноланцюгову молекулу РНК, замкнену в кільце, та на відміну від вірусів не мають білкової оболонки.

Послідовності нуклеотидів віроїдів не кодують власних білків.

Віроїди викликають хвороби рослин.

Як віроїди потрапляють у клітину?

• Під час механічного ушкодження тканин
• При вегетативному розмноженні
• За допомогою комах

В інфікованій клітині ця частинка потрапляє до ядра або хлоропласта, де використовує клітинний фермент РНК-полімеразу для відтворення власних молекул. Симптоми захворювання виникають унаслідок активного відтворення молекул РНК віроїду, що спричиняє патологічний процес в інфікованій клітині.

Розмноження (реплікація) проходить за допомогою ферментів РНК-полімераз хазяїна. При цьому реплікація нуклеїнових кислот самої клітини-хазяїна пригнічується. Залишається невідомим, яким чином РНК віроїда, не кодуючи ніяких білків, може пригнічувати біохімічні процеси рослини, та яким чином при реплікації працює РНК-полімераза, яка за звичайних умов в якості матриці потрібна ДНК.

Пріони

Пріони — особливий клас інфекційних агентів, чисто білкових (тобто таких, що не містять нуклеїнових кислот), що викликають важкі захворювання центральної нервової системи у людей і ряду вищих.

Пріонний білок, що володіє аномальною тривимірною структурою, здатний прямо каталізувати структурне перетворення гомологічного йому нормального клітинного білка в собі подібний (пріонний), приєднуючись до білка-мішені і змінюючи його конформацію. Як правило, пріонний стан білка характеризується переходом α-спіралей білка в β-складчастість.

Життєвий цикл пріонів має свої особливості. За нормальних умов пріони – це нешкідливі клітинні білки, проте вони мають здатність перетворюватися на стійкі структури, які спричиняють деякі смертельні захворювання головного мозку в людей та тварин. Уражена ділянка мозку має характерну губчасту структуру, яка свідчить про ураження великої кількості нервових клітин, що призводить до виражених неврологічних симптомів, таких як зниження тонусу м’язів, недоумство, втрата пам’яті і безсоння.

Гіпотези походження вірусів

Шляхи та механізми виникнення вірусів поки ще не встановлені. Про походження вірусів існує декілька різних гіпотез. За однією з них передбачається, що віруси є найбільш ранніми, древніми, доклітинними формами життя, що збереглися до наших днів завдяки паразитичному існуванню в більш прогресивних клітинах. Але ця гіпотеза не знаходить належного підтвердження.

З одного боку, для репродукції вірусів потрібна клітка з її метаболічною системою, і, отже, це вже спростовує цю гіпотезу, а з іншого боку, нуклеїнові кислоти і білки вірусів за рівнем організації не поступаються клітинним організмам. Генетичний код вірусів аналогічний генетичному коду в клітинах.

Є версія, що віруси – це нащадки доклітинних форм життя і на них природа відпрацьовувала шляхи еволюції в період зародження життя на Землі.

Найбільш вірогідною представляється гіпотеза, за якою віруси – результат деградації таких клітинних організмів, як бактерії, або клітини якихось древніх еукаріот. Припускають, що тривала еволюція цих клітинних організмів могла йти по шляху формування паразитизму, що постійно зустрічається. Цей процес супроводжувався втратою білок-синтезуючого апарату, автономної АТФ, цитоплазматичної мембрани і цитоплазми. При цьому еволюція генетичного матеріалу, ймовірно, йшла за такими двома напрямками, як:

• зменшення обсягу інформації;
• спрощення процесу репродукції.

При спрощенні відбувся спочатку виняток етапу транскрипції (списання інформації з ДНК на РНК), в результаті РНК стала використовуватися в якості генетичного матеріалу.

Існує гіпотеза, за якою віруси розвинулися з окремих органоїдів еукаріотної клітини – мітохондрій і хлоропластів або з епісоми прокаріотної клітини.

За іншою гіпотезою віруси з’явилися після виникнення клітини і разом з нею пройшли довгий шлях еволюції. За цією гіпотезою віруси походять від фрагментів клітинних нуклеїнових кислот. Причому ДНК-віруси придбали свій генетичний матеріал з клітинних ДНК, тоді як РНК-віруси – з клітинних РНК. Вважається, що ці фрагменти клітинних нуклеїнових кислот вийшли з-під контролю клітини, одяглися власною білковою оболонкою і придбали здатність заражати клітини, ставши патогенними агентами. Ця гіпотеза носить назву «оскаженілих генів», тобто клітинних генів, які вийшли з-під клітинного управління і стали паразитами самої ж клітини.

Як бачимо, ряд гіпотез містить припущення, що віруси є фрагментами живих клітинних організмів, які втратили в процесі еволюції здатність до самостійної репродукції, але зберегли деякі найбільш істотні ознаки живих організмів, такі, як спадковість, мінливість, здатність до адаптації і еволюці

Прокаріоти – це організми, які не мають чітко диференційованого ядра, а містять його аналог – нуклеоїд.

Прокаріотів прийнято поділяти на два царства: Еубактерії та Археї.

Еубактерії – велика група організмів, з якою в шкільній біології ознайомлюються на прикладі бактерій і ціанобактерій.

Археї – це найдавніші з прокаріотичних організмів, які мають ряд відмінностей від еубактерій.

Важливий крок уперед у вивченні прокаріотів був зроблений К. Воузом, який встановив, що археї – окрема від бактерій лінія еволюційного розвитку прокаріотів.

Шлях еволюції, який супроводжується підвищенням рівня організації, називають ароморфозом. Якщо еволюція організмів певної систематичної групи супроводжується спрощенням їхнього рівня організації, — це загальна дегенерація . Ще один шлях еволюції — ідіоадаптації, які формуються завдяки пристосуванням організмів до певних умов існування. При цьому рівень організації організмів не змінюється.

Нові види, роди, родини і т. д. виникають здебільшого шляхом дивергенції. Нащадки видів, які беруть початок від предкового виду, самі можуть давати початок новим видам. Так поступово підвищувався ранг предкових таксонів. Щодо дочірніх видів предковий вид поступово набував статусу нового роду, а через певний час щодо їхніх нащадків — статусу нової родини і так далі — аж до рівня окремого типу (або відділу).

Ще у другій половині ХІХ ст. Е. Геккель запропонував відображати родинні зв’язки між різними групами організмів у вигляді філогенетичних дерев. Тепер 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 й будують кладограми.

Кладограма (від грец. кладон — гілка) — спосіб графічного відображення родинних зв’язків між окремими групами організмів.

Вивчаючи кладограму певної систематичної групи, можна отримати інформацію про те, наскільки тісні родинні зв’язки між окремими таксонами, чи давно виник той чи інший таксон. Отже, кладограми графічно відображають процес еволюції певної систематичної групи, аж до системи органічного світу загалом.