Rating@Mail.ru

Систематика и вид в биологии

Сохранить в закладки
4563
41
Сохранить в закладки

Биолог Тимофей Чернов об эволюции методов классификации живых организмов, поисках естественной классификации и о том, сколько существует видов жирафов

Начиная с детского возраста, когда люди только учатся познавать окружающую их действительность, они начинают классифицировать объекты вокруг себя, делить их на группы. Классификация — это некое базовое свойство нашего мышления и нашего языка. Классификации характерны для любой науки: если вы занимаетесь органической химией, нужна классификация органических веществ, вы делите их на белки, жиры и углеводы. Если вы лингвист, нужна классификация языков: вы их делите на языковые семьи, группы. В любой науке совокупность изучаемых объектов нужно поделить на группы и объединить их в систему. Этими задачами занимается дисциплина систематика, в биологии это биологическая систематика.

Биологическая систематика существует столько, сколько существуют попытки научного познания живой природы. Одним из первых систематиков в античном мире был Аристотель, который написал труд «История животных» — первый обзор многообразия животных на Земле. Он пытался делить животных на группы. Например, на водоплавающих и сухопутных, а сухопутных, в свою очередь, на летающих и наземных.

Одни и те же объекты мы можем классифицировать по разным основаниям. Животных мы можем делить по размеру на микрофауну и макрофауну, а можем делить их по типу питания на травоядных и хищников. Растения по жизненным формам — на травы, кустарники, деревья. Мы можем классифицировать живые существа по редкости: на широко распространенные, редкие и находящиеся под угрозой исчезновения. Эта классификация нужна для составления Красной книги.

Любая классификация может быть полезна для практической цели, но во всех естественных науках ученые пытались разработать естественную классификацию, которая не была бы придумана человеком для какой-то цели, не была бы искусственной, а была бы придумана самой природой, существовала благодаря объективным законам окружающего мира.

Хорошим примером естественной классификации является Периодическая система химических элементов, таблица Менделеева. Группы и химические элементы в ней разделены на группы и периоды не потому, что это удобно для какой-то цели, а потому, что Менделеев смог увидеть объективный закон, которому подчиняются химические элементы и благодаря которому их возможно разделить на такие группы, объединив в систему.

Биологи долгое время пытались разработать естественную классификацию, которая не была бы придумана человеком, а существовала благодаря объективным законам живой природы. Сейчас практически всеми признано, что такой естественной классификацией в биологии должна являться эволюционная классификация на основе родства живых организмов друг с другом. Мы объединяем живые организмы в группы с ближайшими родственниками в эволюционном смысле, дальше эти группы объединяем в более крупные группы с более дальними родственниками и так далее, выстраивая иерархию групп или таксонов по родственности.

Если изобразить это в графическом смысле, такая классификация будет выглядеть как эволюционное дерево, граф, в котором ветви будут группами животных или растений, живых существ, и разделение ветвей будет обозначать произошедшее в какой-то момент времени эволюционное разделение этих групп.

Группа самого высокого ранга, самый крупный таксон в современной биологической систематике называется доменом. Сейчас выделяют три разных домена. Первый — эукариоты. Это организмы, в клетках которых есть ядро: растения, грибы, животные, человек. Второй домен — бактерии, то есть одноклеточные организмы без ядра. Третий домен — археи. Это одноклеточные прокариоты, которых долгое время относили к бактериям, но потом обнаружилось, что это другая группа, которая отделилась на самой заре эволюции.

Внутри доменов выделяют таксоны более низкого ранга: царства, типы, порядки, семейства, роды. Базовой единицей биологической систематики является вид. Что такое вид в биологии и на каком основании нужно объединять живые существа в виды — совершенно неоднозначный вопрос. В разное время на него отвечали по-разному, и однозначного ответа на него, наверное, никогда и не будет. Можно выделить несколько основных концепций того, что такое вид в биологии.

Первая концепция называется типологической. Она была первая в том смысле, что ее использовали ранние биологи. Эта концепция говорит о том, что у каждого вида есть некий образ типичного представителя, некий набор характерных черт, которые являются типичными признаками представителей того вида. Есть известная история о том, как Платон определил человека: «Человек — это двуногое животное без перьев». Это классический пример типологического определения вида. В данном случае двуногость и отсутствие перьев определяют некоторый образ представителя этого вида.

Типологическая концепция вида тесно связана с античными мыслителями, с Платоном и Аристотелем, связана с концепцией Платона о разделении мира идей и мира реальных объектов: есть некоторые идеальные сущности, есть реальные объекты, которые являются отражениями этих реальных сущностей. В типологической концепции вида идеальные сущности — это некоторые типичные представители, а реальные особи, животные, растения должны соответствовать типичным представителям видов.

Другая концепция вида называется номиналистическая. Она говорит, что никаких типичных представителей нам не надо, никаких наборов характерных черт не нужно для разделения видов, видов в природе не существует, а существуют только реальные особи, растения, животные, которые отличаются друг от друга. Эти различия мы можем измерить и на основе этих измерений уже объединять разные организмы в виды. Как мы будем объединять в виды, зависит только от нас, мы выбираем критерии. Виды — это не реальные существующие в природе единицы, а некий конструкт, придуманный человеком, для того чтобы рассматривать сходные группы особей.

Существует третья концепция вида, которая сейчас доминирует, — это биологическая концепция видов, и она основана на эволюционной идее, берущей начало с Чарльза Дарвина. Биологическая концепция вида говорит, что виды существуют в реальности, это реальные единицы, но критерии принадлежности живых организмов к одному виду — это не соответствие типичному образу, а скрещиваемость. Если организмы способны скрещиваться и давать плодовитое потомство, они принадлежат к одному виду, если не могут — к разным.

Биологическая концепция вида неплохо согласуется с идеей естественной эволюционной классификации: если группа живых существ по каким-то причинам перестает скрещиваться с другими особями этого вида (например, какая-то популяция животных переселилась в удаленное место, возникла репродуктивная изоляция), они начинают осваивать новые условия, адаптироваться к ним, и со временем на эволюционном дереве может возникнуть новое разветвление, возникает новый вид. Этим и занимается эволюционная систематика: выясняет положение групп живых существ на эволюционном дереве и их родство друг с другом.

В последние десятилетия у эволюционной систематики появился очень мощный инструмент для этих задач — методы анализа ДНК, генетические методы. Сравнивая определенные гены живых существ друг с другом, мы можем достаточно точно определить степень их эволюционного родства. Возникла геносистематика — направление, которое занимается классификацией живых существ исключительно на основе сродства их генов.

Для биологической систематики это означало настоящий переворот, который продолжается до сих пор. Классификация под воздействием генетических методов очень сильно изменилась: многие привычные таксоны изменили свой ранг, поделились на много разных. Привычное всем царство простейших, царство одноклеточных эукариот, сейчас перестало существовать, есть множество групп очень разных организмов, и некоторые из них друг с другом менее родственные, чем растения с животными.

Благодаря генетическим методам многие достаточно неплохо изученные виды живых существ разделились на несколько разных, и речь не только о каких-то простых жизненных формах, бактериях или простейших. Речь идет в том числе о высших животных, о многих хорошо изученных млекопитающих, — например, слоны, про которых долгое время думали, что есть два вида: африканский и индийский слон. Благодаря генетическим методам обнаружилось, что африканский слон представляет собой два, а то и три разных вида. Жирафов, которых считали одним видом, тоже поделили из-за анализа их ДНК на четыре разных вида.

Многие классические биологи-систематики достаточно болезненно воспринимают процесс вторжения ДНК-методов в систематику. Процесс замены такого долгого, кропотливого труда ученых механистичным анализом генов выглядит как довольно серьезное опрощение.

Однако ДНК-методы очень прочно вошли в биологическую систематику, и современная классификация во многом основана именно на анализе генов. Стоит предполагать, что со временем конфронтация между классической систематикой и генной систематикой будет снижаться, будет выработано некоторое их гармоничное сосуществование, которое позволит выстроить более правильное и полное эволюционное древо жизни.

Над материалом работали

Читайте также

Внеси свой вклад в дело просвещения!
visa
master-card
illustration