Co je taxonomie?

Kdybyste viděli na trávníku opeřeného dvourohého tvora, co byste řekli lidem, že jste viděli? Robin? Kos? A co dinosaura?

Z pohledu taxonoma jste s dinosaurem nemohli pokazit. Podle taxonomie, disciplíny, která přiřazuje oficiální vědecká jména všem známým organismům, jsou všichni ptáci dinosaury. „Robin“ a „kos“ jsou běžná jména, která mohou znamenat různé věci na různých místech, zatímco kádr „Dinosauria“ je jasné vědecké označení - a zahrnuje ptáky, kteří pocházejí ze starých obrů..

V zásadě je taxonomie věda o pojmenování, definování a klasifikaci „biologicky, evolučně odlišných skupin organismů,“ řekl David Baum, botanik University of Wisconsin-Madison, který studuje evoluci a systematiku. Biolog Stanfordské univerzity Paul Ehrlich to uvádí jednoduše v eseji na webu Birds of Stanford: „Taxonomie… je věda o klasifikaci organismů.“

Disciplína taxonomie analyzuje, jak by se stvoření měla seskupovat do různých taxonů (např. Tito konkrétní ptáci tvoří druh odlišný od toho druhu); určuje, co nazvat tyto taxony (tento druh ptáka je Spinus tristis, americký stehlík, a ten je Eudyptes robustus, tučňák chocholatý); a stanoví, jak menší skupiny hnízdí společně do větších, například jak jsou různé druhy seskupeny do jednoho rodu.

Toto hnízdo jde od druhu k rodu, potom přes rodinu, řád, třídu, kmen, království a doménu. Proto domácí kočky, druh Felis catus, bydlí v rodu Felis, hnízdící v rodině Felidae (spolu s dalšími kočkami, jako jsou tygři a bobcati), která zase sedí v pořadí Carnivora (s dalšími masožravci, jako jsou medvědi a mroži). Tento řád hnízdí uvnitř třídy Mammalia, která zahrnuje také zebry, velryby a lidi. Savci jsou součástí kmene Chordata, který zahrnuje všechny obratlovce a exotičtější tvory, jako je mořská stříkavka. Tento kmen žije v království Animalia, které je součástí domény Eukaryota, která zahrnuje vše, co má v buňkách jádro..

Příbuzný: Prokaryotické vs. eukaryotické buňky: Jaký je rozdíl?

Taxonomie také rozhoduje o tom, že dvojdílné, binomické jméno rodu plus-druh, které vědci používají k formálnímu označení konkrétního organismu (Homo sapiens pro nás, Clostridium difficile pro jednoho z našich nevítaných bakteriálních hostů).

Tato konečná jména činí z vědců taxonomii zásadní, řekl Baum. "Potřebujeme jasnou komunikaci. Takže pokud mluvím o určité evoluční skupině a někdo jiný je [taky], víme, že mluvíme o stejné věci," řekl. "To je základní důvod, proč absolutně potřebujeme taxonomii."

Taxonomie odráží evoluci

Součástí této užitečnosti je způsob, jakým taxonomie seskupuje organismy podle jejich vztahů. V moderní taxonomii to znamená popisovat evoluční vazby. Taxonomická skupina musí vždy odkazovat na soubor organismů, které pocházejí od stejného předka, v určitém okamžiku v evoluční historii. Všechny druhy ve stejném rodu sdílejí společného předka. Totéž platí pro každý rod v rámci jedné rodiny a tak dále.

Taxonomie je tak propojena s evoluční teorií, ve skutečnosti může být obtížné vymezit, kdy výzkumník „dělá taxonomii“ a když „dělá evoluční biologii“, řekl Baum..

Příbuzný: Co je konvergentní evoluce?

Taxonomisticky se angažuje v taxonomii zkoumáním různých rysů organismu nebo skupiny organismů, jejich porovnáním se známými příklady a poté, pokud je to odůvodněno, přiřazením jmen nebo přiřazením nových. Taxonom může odebrat soubor vzorků a oddělit potenciálně odlišné druhy, jak popisuje Sekretariát Programu OSN pro životní prostředí Úmluvy o biologické rozmanitosti.

Vyšetřovatel by pak zkontroloval, zda tyto skupiny již mají jména, někdy čtením popisů vzorků starých století nebo porovnáváním se vzorky z muzeí a herbářů. Podívali se na vnější a vnitřní rysy a možná dokonce analyzovali DNA. Pokud by tato srovnání neprokázala žádné shody, taxonom vypsal popis a přiřadil nový druhový název podle složitých pravidel taxonomické nomenklatury. Poté bude nález zveřejněn.

Tato práce může zahrnovat trochu evolučního objevu, než pouhé pojmenování. V praxi taxonomové dělají evoluční biologii, řekl Baum. "Rekonstruují evoluční historii. A tak neustále objevují nové evoluční vztahy mezi organismy."

Vzájemná závislost pole s evoluční teorií také znamená, že taxonomie musí zase reagovat na evoluční objevy. Seskupení a jména se tedy mohou někdy dramaticky změnit.

Plazi například původně zahrnovali ještěrky, hady, želvy a krokodýly. Ptáci byli považováni za zřetelné. V průběhu času však vědci zjistili, že krokodýli byli s ptáky těsněji příbuzní než kterýkoli z nich s jinými plazy. (Toto bylo zjištěno nejprve morfologickými studiemi, ale později dobře potvrzeno pomocí molekulární analýzy, Baum řekl.) Toto nechalo taxonomists v quandary o čem by seskupení „plaz“ mělo odkazovat, protože jeden z jeho hlavních členů byl nyní považován za více úzce souvisí s outsiderem, řekl Baum.

"Pokud taxonomie neodráží řádně evoluční historii a lidé předpokládají, že ano, mají sklon dělat chyby ..."

- botanik David Baum

Příbuzný: Jsou ptáci dinosaury?

Taxonomists mohl vyhradit termín “plaz” pro odkazování na noncococoile členy (hadi, ještěrky a želvy), jak krokodýli byli více blízko příbuzní ptákům. Místo toho vědci rozšířili plazy o nyní ptáky.

Vědci nakonec dále expandovali a připustili, že jedna skupina dinosaurů, terapeuti, jsou s ptáky těsněji spřízněny než s jinými plazy. (Důkazy o tom byly vybudovány v průběhu let, počínaje ptákem Archeopteryx v 60. letech 20. století a pokračováním objevu mnoha opeřených dinosaurů v 90. letech.)

Taxonomisté opět mohli omezit termín „dinosauři“ na ty dinosy, ze kterých ptáci neklesli. Ale vědci se místo toho rozhodli udržovat seskupení všech dříve uznaných dinosaurů, jako dinosaurie, zatímco uznávají ptáky jako potomky jedné větev dino.

Příbuzný: Jaký je rozdíl mezi aligátory a krokodýly?

Tím, že reaguje na evoluční zjištění, jako je tato, dělá taxonomie víc než jen změnu nomenklatury: Pomáhá vědcům vyhýbat se chybám, řekl Baum. "Pokud by byli ptáci chováni taxonomicky odděleně od krokodýlů, biologové by měli tendenci dělat předpoklady, že krokodýlská anatomie a fyziologie se bude podobat tomu ještěrky, místo aby se dívali na ptáky," řekl. „Pokud taxonomie neodráží řádně evoluční historii a lidé předpokládají, že ano, mají sklon dělat chyby v závěru. Mají sklon k falešným závěrům.“

Kdo vynalezl taxonomii?

Evoluce však nehrála vždy tuto roli v taxonomii. Dnešní hierarchický hierarchický systém vznikl u Charlese Linnaea, švédského botanika 18. století. Linnaeus se nepodpořil Darwinově teorii - částečně z odpuštění důvodu, že ještě nebyl vynalezen. Takže první obrovský mezník ve vývoji moderní taxonomie, řekl Baum, přišel se začleněním evoluční teorie. "Od Darwina byl v taxonomickém systému záměr odrážet evoluční historii."

Přesně, jak to udělat, však zůstalo nejasné až do poloviny 20. století. Němečtí vědci jako Willi Hennig pak ukázali, že „pokud chcete odrážet evoluční historii, měli byste jmenovat pouze… těmto skupinám, které pocházejí od společného předka,“ řekl Baum..

Dnes tyto „monofyletické skupiny“ nebo skupiny, které pocházejí ze společného předka, určují, jak taxonomové vymezují taxony, přičemž skupiny oddělují strom života od svých společných předků. Proto musí každý rod v rodině sdílet společného předka atd. „Stejně jako na běžném stromě si představte, že popadnete větev a řeknete:„ No, všechno, co je dole na této větvi, jí dáme jméno, “řekl Baum. To je monofylická skupina.

Další významné události ve vlastním vývoji taxonomie posloužily k posílení poznatků Darwina a Henniga. Nástup DNA analýzy pomohl vědcům přesněji měřit, jak jsou příbuzné organismy, a skoky ve výpočetní síle od té doby tyto genetické objevy urychlily, řekl Baum..

Problém klasické taxonomie

Ale uprostřed tohoto zářícího, moderního výpočetního období si taxonomie zachovává stopy svých stoletých kořenů - které někteří vědci, včetně Baum, označují jako zavazadla.

Binomická jména pro začátečníky vyrostla z Linnaeova předarwinovského myšlení. Pro Linnaeuse Baum řekl: „Rody byly tím, co Bůh stvořil, a po vytvoření došlo k určitým přestavbám, které vytvořily různé druhy rodu. Takže rod byl druh -„ rod “znamená„ druh “v latině - [ a] druhem byla odrůda, její modifikace. "

Samotný systém pojmenování, který nám dává Homo sapiens a Tyrannosaurus rex, tedy odráží kreacionistický pohled, řekl Baum..

Příbuzný: Proč kreacionisté častěji nakupují do konspiračních teorií

"Třídu hlemýžďů nelze smysluplně srovnávat s třídou ryb."

- fylogenetik Ronald Jenner

Pro Baum a další váží „zavazadla“ taxonomie celý klasifikační systém, zejména kvůli řadám. Důležitá informace v taxonomii, tito vědci tvrdí, je, že vymezené skupiny sdílejí společného předka, ne zda se počítají jako rod, kmen, rodina nebo řád. Takové pořadí naznačuje ekvivalenci napříč taxony, které neodpovídají realitě, řekl Baum.

Například jedno z kmenů by mohlo mít daleko odlišnou škálu rozmanitosti a časové osy evolučních divergencí než jiné, a to i přesto, že obě jsou fyla, napsala Christie Wilcox v Quantě. „Řady neznamenají nic konkrétního nebo uniformního napříč všemi skupinami života,“ napsala.

"Třídu hlemýžďů nelze smysluplně srovnávat s třídou ryb," řekl Quanta fylogenetik London Natural History Museum Ronald Jenner.

Alternativní systém by mohl pouze klasifikovat organismy podle jejich monofyletických skupin - vnořených taxonů, které sdílejí společné předky - bez přiřazování hodnostních jmen. „Stále bys měl Mammálii. Prostě by to nebyla otázka, je to Mammalia rozkaz, je to kmen, je to něco jiného?“ Řekl Baum. „Stále byste mohli učit studenta, že jsou to velké skupiny, kterým musíte rozumět, aniž byste naznačovali, že mají určitou srovnatelnost - víte, tato rodina a tato rodina nesou něco společného jako rodiny. Protože ne.“

Příbuzný: Astronauti strávili 6 nocí v pitchově černé jeskyni a objevili se s úplně novým druhem korýšů

Jeden velký krok k takové taxonomické reformě přišel nedávno, s nejnovější verzí PhyloCode publikování v roce 2019. Tento projekt si klade za cíl "přepracovat nomenklaturní systém tak, abyste mohli rozhodnout o správném jménu taxonu [skupina příbuzných organismů] nezávisle na hodnosti, "Baum řekl." Podle tohoto systému může být „Mammalia“ definována nikoli jako třída, ale jako všechny ty organismy, které sdílejí nejnovější společný předek s lidmi a platypusy, řekl Baum. Jméno Mammalia by stále odkazovalo na skupinu se společným předkem, ale nebylo by hodnosti jako „třída“ nesprávně naznačující, že skupina byla svou velikostí nebo rozmanitostí podobná jiným třídám.

Budování tohoto alternativního systému však bude vyžadovat enormní databázi fylogenetických definic - definic skupin, které spolu úzce souvisejí. To je masivní, probíhající projekt, řekl Baum. PhyloCode zůstává kontroverzní mezi biology a taxonomy a úsilí bude pokračovat podél tradičních klasifikací, definic a názvoslovných bitev, které po staletí okupují taxonomy. Takže alespoň prozatím se vědci stále obracejí k tradiční formě taxonomie, aby nově nalezeným druhům přiřadili jejich jména a místa na stromě života.

Dodatečné zdroje:

• Najděte taxonomické informace o severoamerických organismech z integrovaného taxonomického informačního systému vlády USA.
• Přečtěte si o taxonomických "vandalech" v časopise Smithsonian.
• Další informace o projektu PhyloCode od Mezinárodní společnosti pro fylogenetickou nomenklaturu.