Ταξινόμηση των Οργανισμών & Εξέλιξη
Η θεωρία της εξέλιξης, πληθυσμός, είδος, μειξιολογικό και τυπολογικό κριτήριο, ταξινομικές βαθμίδες
Ο σκύλος και ο λύκος μοιάζουν πολύ· η γάτα και ο λύγκας επίσης. Ένα μουλάρι γεννιέται από άλογο και γαϊδούρι — αλλά δεν μπορεί να κάνει απογόνους. Πού μπαίνουν τα όρια ανάμεσα στα είδη; Και γιατί η ταξινόμηση των ζώων σε «οικογένειες» μοιάζει τόσο με ένα γενεαλογικό δέντρο;
Η θεωρία της εξέλιξης
Η θεωρία της εξέλιξης, που διατυπώθηκε επιστημονικά από τον Κάρολο Δαρβίνο (μαζί με τον μηχανισμό της, τη φυσική επιλογή), άργησε να γίνει αποδεκτή, γιατί στη σύντομη ζωή ενός ανθρώπου δεν γίνονται αντιληπτές οι μεταβολές των ειδών. Σήμερα είναι αποδεκτή από το σύνολο της επιστημονικής κοινότητας.
Η Βιολογία στηρίζεται σε δύο θεμελιώδεις γενικεύσεις: την κυτταρική θεωρία (όλα τα έμβια όντα αποτελούνται από κύτταρα και προϊόντα κυττάρων) και τη θεωρία της εξέλιξης (όλα τα έμβια όντα είναι προϊόν εξέλιξης προγενέστερων οργανισμών). Όπως είπε ο Θεοδόσιος Ντομπζάνσκυ: «Τίποτε δεν έχει νόημα στη Βιολογία παρά μόνο υπό το φως της εξέλιξης».
Αρχαίοι Έλληνες φιλόσοφοι πλησίασαν την ιδέα της εξέλιξης (Ηράκλειτος, Αναξίμανδρος, Ξενοφάνης, Εμπεδοκλής), αλλά ο Αριστοτέλης πίστευε στη σταθερότητα των ειδών — αντίληψη που επικράτησε ως τα τέλη του 18ου αιώνα.
Πληθυσμός και είδος
Οι επιστήμονες κατατάσσουν τους οργανισμούς σε ομάδες ανάλογα με το πόσο μοιάζουν· η ταξινόμηση διευκολύνει τη μελέτη και αντανακλά τον τρόπο που έχουν εξελιχθεί.
- Πληθυσμός: σύνολο ατόμων που μπορούν να αναπαραχθούν επειδή βρίσκονται στην ίδια γεωγραφική περιοχή (π.χ. οι γάτες μιας συνοικίας). Δεν έχει αυστηρά όρια.
- Είδος: το σύνολο των οργανισμών που μπορούν να αναπαραχθούν μεταξύ τους και να αποκτήσουν γόνιμους απογόνους. Αντιπροσωπεύει ένα φυσικό όριο και είναι η θεμελιώδης μονάδα ταξινόμησης.
Το κριτήριο της δυνατότητας αναπαραγωγής ονομάζεται μειξιολογικό κριτήριο. Δεν ισχύει για οργανισμούς που αναπαράγονται μονογονικά (π.χ. αμοιβάδα)· τότε εφαρμόζεται το τυπολογικό κριτήριο, δηλαδή η ομοιότητα (κοινά μορφολογικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά), επινόηση του Σουηδού φυσιοδίφη Λινναίου.
Ποιο κριτήριο χρησιμοποιείται για τον ορισμό του είδους στην αμοιβάδα, που αναπαράγεται με κυτταρική διαίρεση;
Ταξινομικές βαθμίδες
Με βάση το τυπολογικό κριτήριο συγκροτούνται ευρύτερες βαθμίδες: είδη που μοιάζουν → γένος· γένη → οικογένεια· οικογένειες → τάξη· τάξεις → κλάση· κλάσεις → φύλο.
Συστηματική κατάταξη:
- Άνθρωπος: φύλο Χορδωτά, κλάση Θηλαστικά, τάξη Πρωτεύοντα, οικογένεια Ανθρωπίδες, γένος Homo, είδος Homo sapiens (άνθρωπος ο σοφός).
- Γάτα: Χορδωτά, Θηλαστικά, τάξη Σαρκοφάγα, οικογένεια Felidae (Αιλουροειδή), γένος Felis, είδος Felis domesticus.
Το φυλογενετικό δέντρο δείχνει ότι οι οργανισμοί με πρόσφατο κοινό πρόγονο τοποθετούνται στην ίδια βαθμίδα: γάτα και λύγκας στο ίδιο γένος· άνθρωπος, γορίλας και γίββωνας στην ίδια τάξη· ο κροκόδειλος σε άλλη κλάση (Ερπετά), με μακρινό κοινό πρόγονο με τα θηλαστικά πριν από 240 εκατομμύρια χρόνια. Ο σκύλος (Canis familiaris) και ο λύκος (Canis lupus) είναι διαφορετικά είδη του ίδιου γένους.
Από το μικρό στο μεγάλο: Είδος – Γένος – Οικογένεια – Τάξη – Κλάση – Φύλο → «Εγώ Γράφω Ολόκληρη Τη Κατάταξη Φωναχτά». Κάθε σκαλί είναι σαν διεύθυνση: διαμέρισμα → πολυκατοικία → γειτονιά → πόλη → χώρα → ήπειρος.
Ο σκύλος (Canis familiaris) και ο λύκος (Canis lupus) ανήκουν:
Μέθοδος: πόσο συγγενικοί είναι δύο οργανισμοί;
- Γράψε τη συστηματική κατάταξη και των δύο (φύλο → είδος).
- Βρες τη μικρότερη κοινή βαθμίδα (π.χ. ίδιο γένος; ίδια οικογένεια;).
- Όσο μικρότερη η κοινή βαθμίδα, τόσο πιο πρόσφατος ο κοινός πρόγονος και τόσο πιο συγγενικοί.
- Για το αν ανήκουν στο ίδιο είδος: αναπαράγονται μεταξύ τους με γόνιμους απογόνους (μειξιολογικό) ή, για μονογονικούς, μοιάζουν μορφολογικά–βιοχημικά (τυπολογικό);
Άσκηση: Να εξηγήσεις γιατί ο πληθυσμός δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μονάδα ταξινόμησης, ενώ το είδος μπορεί.
Λύση:
Ο πληθυσμός δεν έχει αυστηρά όρια: μια γάτα από άλλη συνοικία ανήκει σε άλλο πληθυσμό, αλλά αν μεταφερθεί γίνεται μέλος του δικού μας, αφού αναπαράγεται με τις υπόλοιπες. Το είδος περιλαμβάνει όλους τους πληθυσμούς που, όταν έρθουν σε επαφή, αναπαράγονται με γόνιμους απογόνους· αποτελεί φυσικό όριο, γι' αυτό είναι η θεμελιώδης μονάδα ταξινόμησης.
Άσκηση τύπου διαγωνίσματος: Το άλογο και ο γάιδαρος διασταυρώνονται και γεννιέται μουλάρι, το οποίο είναι στείρο. (α) Ανήκουν το άλογο και ο γάιδαρος στο ίδιο είδος; Αιτιολόγησε με βάση τον ορισμό. (β) Ποιο κριτήριο χρησιμοποίησες; (γ) Ποιος είναι ο βασικός περιορισμός αυτού του κριτηρίου;
Λύση:
(α) Όχι: είδος είναι το σύνολο των οργανισμών που αναπαράγονται μεταξύ τους και αποκτούν γόνιμους απογόνους. Το μουλάρι είναι στείρο, άρα άλογο και γάιδαρος είναι διαφορετικά είδη.
(β) Το μειξιολογικό κριτήριο.
(γ) Δεν εφαρμόζεται σε οργανισμούς που δεν αναπαράγονται με επαφή με άτομο άλλου φύλου (μονογονία, π.χ. αμοιβάδα)· εκεί χρησιμοποιείται το τυπολογικό κριτήριο.
Ο Σουηδός Κάρολος Λινναίος καθιέρωσε τη διωνυμική ονοματολογία: κάθε είδος παίρνει δύο λατινικά ονόματα, γένος + είδος (π.χ. Homo sapiens). Η 10η έκδοση του έργου του «Systema Naturae» (1758) θεωρείται η επίσημη αφετηρία της ονοματολογίας των ζώων — και ο ίδιος ονόμασε και τον άνθρωπο Homo sapiens.
Με βάση τον πίνακα: γάτα (Felis domesticus, οικ. Αιλουροειδή, τάξη Σαρκοφάγα), λύγκας (Felis sylvestris, Αιλουροειδή, Σαρκοφάγα), γορίλας (Gorilla gorilla, Ανθρωποπίθηκοι, Πρωτεύοντα), άνθρωπος (Homo sapiens, Ανθρωπίδες, Πρωτεύοντα), κροκόδειλος (κλάση Ερπετά). (α) Ποιο ζεύγος έχει τον πιο πρόσφατο κοινό πρόγονο; (β) Σε ποια κοινή βαθμίδα ανήκουν άνθρωπος και γορίλας; (γ) Ποια είναι η μικρότερη κοινή βαθμίδα ανθρώπου και κροκόδειλου;
Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση
(α) Γάτα – λύγκας: ίδιο γένος (Felis), η μικρότερη κοινή βαθμίδα από όλα τα ζεύγη.
(β) Στην ίδια τάξη (Πρωτεύοντα)· διαφέρουν σε οικογένεια.
(γ) Το φύλο (Χορδωτά)· ανήκουν σε διαφορετικές κλάσεις (Θηλαστικά – Ερπετά), άρα ο κοινός πρόγονός τους είναι πολύ μακρινός (πριν από 240 εκατομμύρια χρόνια).
Ποια είναι η θεμελιώδης μονάδα ταξινόμησης;
- Απόγονοι = ίδιο είδος. Χρειάζονται γόνιμοι απόγονοι (το μουλάρι είναι στείρο).
- Ανάποδη σειρά βαθμίδων. Το φύλο είναι η ευρύτερη βαθμίδα εδώ, το είδος η μικρότερη.
- Το μειξιολογικό κριτήριο ισχύει παντού. Όχι για μονογονικούς οργανισμούς.
- Πληθυσμός = είδος. Το είδος περιλαμβάνει όλους τους πληθυσμούς που αναπαράγονται μεταξύ τους.
- Θεωρία της εξέλιξης (Δαρβίνος) και κυτταρική θεωρία: οι δύο θεμελιώδεις γενικεύσεις της Βιολογίας.
- Πληθυσμός: άτομα στην ίδια περιοχή που αναπαράγονται· χωρίς αυστηρά όρια.
- Είδος: οργανισμοί που αναπαράγονται μεταξύ τους με γόνιμους απογόνους — θεμελιώδης μονάδα ταξινόμησης.
- Μειξιολογικό κριτήριο (αναπαραγωγή) και τυπολογικό (ομοιότητα, Λινναίος) για μονογονικούς.
- Βαθμίδες: είδος → γένος → οικογένεια → τάξη → κλάση → φύλο· αντανακλούν την εξελικτική συγγένεια.