Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

12.1: Організація життя на Землі

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    447

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Все живе на Землі еволюціонувало від загального предка. Біологи показують, як організми пов'язані, будуючи філогенетичні дерева. Іншими словами, «дерево життя» може бути побудовано, щоб проілюструвати, коли різні організми еволюціонували, і показати взаємозв'язки між різними організмами, як показано на малюнку \(\PageIndex{1}\). Зверніть увагу, що з однієї точки три домени Археї, Бактерії та Еукарія розходяться, а потім неодноразово розгалужуються. Невелика гілка, яку займають рослини та тварини (включаючи людей) на цій діаграмі, показує, як останнім часом ці групи мали своє походження порівняно з іншими групами.

    Це філогенетичне дерево показує, що три сфери життя, Бактерії, Архея та Еукарія, все виникло від загального предка.
    Ілюстрація \(\PageIndex{1}\): В еволюції життя на Землі три області життя - Архея, Бактерії та Еукарія - розгалужуються з однієї точки. (Кредит: модифікація роботи Еріка Габи)

    Філогенетичне дерево на малюнку \(\PageIndex{1}\) ілюструє шлях еволюційної історії. Шлях можна простежити від походження життя до будь-якого окремого виду, переходячи через еволюційні гілки між двома точками. Також, починаючи з одного виду і відстежуючи назад до будь-якої точки гілки, можна ідентифікувати організми, що відносяться до нього за різним ступенем близькості.

    А філогенія - це еволюційна історія та стосунки між видом чи групою видів. Вивчення організмів з метою виведення їх взаємозв'язків називається систематикою.

    Багато дисциплін в рамках вивчення біології сприяють розумінню того, як минуле і теперішнє життя розвивалися з плином часу, і разом вони сприяють побудові, оновленню та підтримці «дерева життя». Зібрана інформація може включати дані, зібрані з скам'янілостей, від вивчення морфології, будови частин тіла або з молекулярної структури, таких як послідовність амінокислот у білках або нуклеотидах ДНК. Розглядаючи дерева, породжені різними наборами даних, вчені можуть зібрати філогенез виду.

    Вчені продовжують відкривати нові види життя на Землі, а також нову інформацію про характер, таким чином дерева змінюються в міру надходження нових даних.

    Рівні класифікації

    Таксономія (що буквально означає «закон про домовленість») - це наука про іменування та групування видів для побудови міжнародно спільної системи класифікації. Система таксономічної класифікації (яку також називають системою Ліннея після її винахідника Карла Ліннея, шведського натураліста) використовує ієрархічну модель. Ієрархічна система має рівні, і кожна група на одному з рівнів включає групи на наступному нижчому рівні, так що на найнижчому рівні кожен член належить до ряду вкладених груп. Аналогією є вкладений ряд каталогів на головному дисководі комп'ютера. Наприклад, в найбільш інклюзивної угрупованні вчені ділять організми на три домени: Бактерії, Архея і Еукарія. Всередині кожного домену знаходиться другий рівень, який називається королівством. Кожен домен містить кілька королівств. У межах царств наступними категоріями зростаючої специфіки є: тип, клас, порядок, сім'я, рід та види.

    Як приклад, рівні класифікації для домашньої собаки наведені на рис \(\PageIndex{2}\). Група на кожному рівні називається таксоном (множина: таксони). Іншими словами, для собаки Карнівора - це таксон на рівні порядку, Canidae - таксон на сімейному рівні тощо. Організми також мають загальну назву, яку зазвичай використовують люди, наприклад, домашня собака або вовк. Кожна назва таксону складається з великої літери, за винятком видів, а назви роду та видів виділені курсивом. Вчені називають організм за родом і видовими назвами разом, зазвичай називають науковою назвою, або латинською назвою. Ця двоіменна система називається біноміальної номенклатурою. Тому наукова назва вовка - Canis lupus. Недавнє дослідження ДНК домашніх собак і вовків свідчить про те, що домашня собака - це підвид вовка, а не його власний вид, тому їй дають додаткову назву, яка вказує на статус її підвиду, Canis lupus familiis.

    Малюнок \(\PageIndex{2}\) також показує, як таксономічні рівні рухаються до специфічності. Зверніть увагу, як у межах домену ми знаходимо собаку, згруповану з найширшим розмаїттям організмів. До них відносяться рослини та інші організми, не зображені на фото, такі як грибки та протисти. На кожному підрівні організми стають більш схожими, оскільки вони більш тісно пов'язані між собою. До того, як була розроблена теорія еволюції Дарвіна, натуралісти іноді класифікували організми, використовуючи довільні подібності, але оскільки теорія еволюції була запропонована в 19столітті , біологи працюють над тим, щоб система класифікації відображала еволюційні відносини. Це означає, що всі члени таксону повинні мати спільного предка і бути більш тісно пов'язані один з одним, ніж з членами інших таксонів.

    Недавній генетичний аналіз та інші досягнення виявили, що деякі більш ранні таксономічні класифікації не відображають фактичних еволюційних зв'язків, а отже, зміни та оновлення повинні бути внесені в міру нових відкриттів. Одним з драматичних і недавніх прикладів було розбиття прокаріотичних видів, які до 1970-х років всі були класифіковані як бактерії. Їх поділ на Археї та Бактерії відбулося після визнання того, що їх великі генетичні відмінності виправдали їх поділ на дві з трьох основних галузей життя.

    АРТ КОНК

    На ілюстрації показані таксономічні групи, поділені різними видами. Всі показані організми, рослини, комахи, риби, кролики, кішки, лисиці, шакали, вовки і собаки, знаходяться в домені Eukarya. З них комахи, риби, кролики, кішки, лисиці, шакали, вовки і собаки знаходяться в королівстві Анімалія. У межах королівства Анімалія, риби, кролики, коти лисиці, шакали, вовки та собаки знаходяться у формі Хорданих. Кролики, коти, лисиці, шакали, вовки та собаки належать до класу Mammalia. Кішки, лисиці, шакали, вовки і собаки знаходяться в загоні Карнівора. Лисиці, шакали, вовки і собаки є в сімействі Canidae. Шакали, вовки і собаки входять в рід Canis. Вовки та собаки мають видову назву Canis Lupus. Собаки мають підвид назва Canis lupus familianis.
    Малюнок \(\PageIndex{2}\): На кожному підрівні в системі таксономічної класифікації організми стають більш схожими. Собаки і вовки - один і той же вид, оскільки вони можуть розмножуватися і давати життєздатне потомство, але вони досить різні, щоб їх можна було віднести до різних підвидів. (кредит «завод»: модифікація твору «berduchwal» /Flickr; кредит «комаха»: модифікація твору Джона Саллівана; кредит «риба»: модифікація твору Крістіана Мелфюрера; кредит «кролик»: модифікація твору Айдана Войтаса; кредит «кіт»: модифікація роботи Джонатана Лідбека; кредит «лисиця»: модифікація роботи Кевіна Бахера, NPS; кредит «шакал»: модифікація роботи Томаса Германа, NBII, USGS; кредитна «вовча» модифікація твору Роберта Дьюара; кредит «собака»: модифікація роботи «digital_image_fan» /Flickr)

    На яких рівнях кішки і собаки вважаються частиною однієї групи?

    ПОНЯТТЯ В ДІЇ

    QR-код, що представляє URL-адресу

    Відвідайте цей сайт , щоб дізнатися більше про таксономію.

    Класифікація і філогенія

    Вчені використовують інструмент, який називається філогенетичним деревом, щоб показати еволюційні шляхи та зв'язки між організмами. Філогенетичне дерево - це діаграма, яка використовується для відображення еволюційних зв'язків між організмами або групами організмів. Ієрархічна класифікація груп, вкладених у більш інклюзивні групи, відображена на діаграмах. Вчені вважають філогенетичні дерева гіпотезою еволюційного минулого, оскільки неможливо повернутися назад у часі, щоб підтвердити запропоновані зв'язки.

    На відміну від таксономічної класифікації, філогенетичне дерево можна прочитати як карту еволюційної історії, як показано на малюнку \(\PageIndex{3}\). Спільні характеристики використовуються для побудови філогенетичних дерев. Точка, де відбувається розкол у дереві, який називається точкою гілки, являє собою, де один родовід перетворився на різні нові. Багато філогенетичні дерева мають єдину точку гілки біля основи, що представляє спільного предка всіх гілок дерева. Вчені називають такі дерева вкоріненими, а значить, в основі філогенетичного дерева є єдиний прадовий таксон, до якого сходять всі організми, представлені на діаграмі. Коли дві лінії випливають з однієї і тієї ж точки гілки, їх називають сестринськими таксонами, наприклад, двома видами орангутангів. Галузева точка з більш ніж двома групами ілюструє ситуацію, для якої вчені не визначили остаточно взаємозв'язків. Приклад ілюструє три гілки, що ведуть до підвиду горили; їх точні взаємозв'язки ще не зрозумілі. Важливо відзначити, що сестринські таксони поділяють предка, що не означає, що один таксон еволюціонував з іншого. Точка гілки, або спліт, являє собою спільного предка, який існував у минулому, але якого більше не існує. Люди не еволюціонували з шимпанзе (і шимпанзе не еволюціонували від людей), хоча вони є нашими найближчими живими родичами. І люди, і шимпанзе еволюціонували від спільного предка, який жив, вважають вчені, шість мільйонів років тому і виглядав інакше як від сучасних шимпанзе, так і від сучасних людей.

    На ілюстрації показано філогенетичне дерево, яке починається з кореня, що вказує на те, що всі організми на дереві мають спільного предка. Незабаром після кореня дерево гілкується. Одна гілка дає початок єдиної, базальної лінії, а інша породжує всі інші організми на дереві. Наступна гілка розгалужується на чотири різні лінії, приклад політомії. Остаточна гілка породжує дві лінії, приклад сестринської таксони.
    Малюнок \(\PageIndex{3}\): Філогенетичне дерево вкорінюється і показує, як різні організми, в даному випадку види і підвиди живих мавп, еволюціонували від загального предка.

    Точки гілок та гілки у структурі філогенетичного дерева також передбачають еволюційні зміни. Іноді значні зміни характеру ідентифікуються на гілці або гілці точки. Наприклад, на малюнку \(\PageIndex{4}\), точка гілки, яка породжує походження ссавців та рептилій від лінії жаби, показує походження характеру амніотичної яйцеклітини. Також точка відгалуження, яка породжує організми з ногами, вказується у спільного предка ссавців, плазунів, земноводних та оскових риб.

    Філогенетичне дерево, схоже на сходи, починається зі стовбура зліва. Питання поруч з тулубом задає, чи присутній хребетний стовп. Якщо відповідь «ні», гілка веде вниз до ланцетника. Якщо відповідь позитивна, гілка веде вгору до іншого питання, чи є шарнірна щелепа? Якщо відповідь негативна, гілка веде вниз до міногам.
    Малюнок \(\PageIndex{4}\): Це філогенетичне дерево корениться організмом, якому не вистачало хребетного стовпа. У кожній точці гілки організми з різним характером розміщуються в різні групи.

    Обмеження філогенетичних дерев

    Легко припустити, що більш близькоспоріднені організми виглядають більш схожими, і хоча це часто так, це не завжди вірно. Якщо дві тісно пов'язані лінії еволюціонували під значно різним оточенням або після еволюції великої нової адаптації, вони можуть виглядати зовсім іншими один від одного, навіть більше, ніж інші групи, які не так тісно пов'язані між собою. Наприклад, філогенетичне дерево на малюнку \(\PageIndex{4}\) показує, що ящірки та кролики мають навколоплідні яйцеклітини, тоді як саламандри (в межах лінії жаби) не мають; все ж на поверхні ящірки та саламандри виглядають більш схожими, ніж ящірки та кролики.

    Інший аспект філогенетичних дерев полягає в тому, що, якщо не вказано інше, гілки не показують проміжок часу, вони показують лише порядок у часі еволюційних подій. Іншими словами, довга гілка не обов'язково означає більше пройденого часу, а також коротка гілка не означає менше часу пройшло - якщо не вказано на діаграмі. Наприклад, на малюнку дерево не вказує \(\PageIndex{4}\), скільки часу пройшло між еволюцією навколоплідних яєць і волосся. Те, що дерево показує, - це порядок, в якому відбувалися речі. Знову використовуючи малюнок \(\PageIndex{4}\), на дереві видно, що найдавнішою рисою є хребетний стовп, за яким слідують шарнірні щелепи тощо. Пам'ятайте, що будь-яке філогенетическое дерево є частиною більшого цілого, і схоже на справжнє дерево, воно не росте тільки в одному напрямку після розвитку нової гілки. Отже, для організмів на малюнку тільки тому \(\PageIndex{4}\), що еволюціонував хребетний стовп, не означає, що еволюція безхребетних припинилася, це лише означає, що утворилася нова гілка. Також групи, які не тісно пов'язані між собою, але розвиваються в подібних умовах, можуть виявитися більш схожими один на одного, ніж на близького родича.

    Підсумок розділу

    Вчені постійно отримують нові відомості, які допомагають зрозуміти еволюційну історію життя на Землі. Кожна група організмів пройшла свій еволюційний шлях, названий його філогенезом. Кожен організм поділяє спорідненість з іншими, і на основі морфологічних і генетичних доказів вчені намагаються скласти карту еволюційних шляхів всього живого на Землі. Історично організми були організовані в таксономічну систему класифікації. Однак сьогодні багато вчених будують філогенетичні дерева для ілюстрації еволюційних зв'язків, і очікується, що система таксономічної класифікації відображатиме еволюційні зв'язки.

    Мистецькі зв'язки

    Малюнок \(\PageIndex{2}\): На яких рівнях кішки і собаки вважаються частиною однієї групи?

    Відповідь

    Кішки та собаки є частиною однієї групи на п'яти рівнях: обидва знаходяться в домені Eukarya, королівство Animalia, тип Chordata, клас Mammalia та порядок Carnivora.

    Глосарій

    біноміальна номенклатура
    система двох частин наукових назв для організму, яка включає в себе рід і видові назви
    точка відгалуження
    точку на філогенетичних дерево, де один родовід розщеплюється, щоб відрізнити нові
    клас
    категорія в системі таксономічної класифікації, яка підпадає під тип і включає порядки
    домен
    категорія найвищого рівня в системі класифікації, яка включає всі таксономічні класифікації під нею; це найбільш інклюзивний таксон
    сімейний
    категорія в системі таксономічної класифікації, яка підпадає під порядок і включає пологи
    рід
    категорія в системі таксономічної класифікації, яка входить до складу сім'ї та включає види; перша частина наукової назви
    королівство
    категорія в системі таксономічної класифікації, яка входить в область і включає філу
    замовляти
    категорія в системі таксономічної класифікації, яка підпадає під клас і включає сім'ї
    філогенетичне дерево
    діаграма, що використовується для відображення еволюційних зв'язків між організмами або групами організмів
    філогенія
    еволюційна історія і взаємозв'язок організму або групи організмів
    тип
    категорія в системі таксономічної класифікації, яка підпадає під царство і включає класи
    вкорінюються
    описуючи філогенетичне дерево з єдиним родовим родом, до якого відносяться всі організми, представлені на діаграмі
    сестра такса
    дві лінії, що розходилися від однієї і тієї ж точки відгалуження
    види
    найбільш специфічна категорія класифікації
    систематики
    наука про визначення еволюційних взаємовідносин організмів
    таксон
    єдиний рівень в системі таксономічної класифікації
    таксономії
    наука про класифікацію організмів

    Дописувачі