Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №3/2004

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

В.А. КРАСИЛЬНИКОВ

«Царствоведение», или мегасистематика

Ошеломляющее разнообразие жизни на Земле – около 2 млн известных и, как полагают, порядка 10 млн реально существующих, но пока еще не описанных видов – задает систематикам изрядную работу.

А начиналось все с куда более скромных цифр. Более 2 тыс. лет назад Аристотель (384–322 гг. до н.э.) описал всего около 500 видов животных. Само понятие «вид» ввел итальянский врач и ботаник Андреа Чезальпино (1519–1603), обобщивший в своем фундаментальном (в 16 книгах) труде «О растениях» сведения о 263 семействах растений из 14 классов. Более строгое научное определение виду как систематической единице дал позднее крупный английский биолог Джон Рей (1627–1705). Он описал 18 600 видов растений, которые разделил на 19 классов по своей системе. Рей впервые разделил однодольные и двудольные растения. Понятие «род» ввел французский ботаник Жозеф Турнефор (1656–1708), рассматривавший всего 4 категории: класс – секция – род – вид.

Наконец, великий шведский натуралист Карл Линней (1701–1778), введя бинарную номенклатуру, описал 4200 видов животных и около 10 тыс. видов растений, разделив их соответственно на 6 и 24 класса. У Линнея мы находим 4 таксономические категории: класс – отряд – род – вид, хотя его система, как и все предыдущие, была искусственной.1

Основоположник палеонтологии и сравнительной анатомии французский зоолог Жорж Кювье (1769–1832) разработал понятие о «ветвях» (или «типах» – ibranchient) строения животных, впервые объединив млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, амфибий и рыб в одну такую «ветвь» – Позвоночные. Три другие «ветви» получили названия Мягкотелые, Членистые, Зоофиты. Само понятие «тип» (для замены «ветвей» Кювье) предложил французский зоолог и анатом Анри де Бленвиль (1777–1850).

Теперь основные систематические категории (тип, класс, отряд, семейство, род, вид) изучают в школе, а о некоторых (триба, когорта) и не каждый хороший студент знает. Существуют и внесистематические категории, такие как царство на высшем уровне, или группа родов (группа видов и так далее) на более низком. Сто лет назад были в ходу многочисленные подвидовые таксономические единицы: вариетет, раса, морфа и т.д.

Крупнейшие биологи раннего периода, такие как Жорж Кювье и швейцарский ботаник Огюстен Декандоль (1778–1841) делили всю живую природу на два царства (regna) – растений и животных, что было просто и ясно каждому. (Сам термин «таксономия» для обозначения науки о классификации и названиях ввел в обращение тот же Декандоль.) Но в 1861 г. Дж.Хогг (J.Hogg) ввел новое царство – Протоктисты (Regnun Primogeneum), куда он отнес группу губок, не относящуюся явно ни к животным, ни к растениям. И началось… На всех этажах с виду тихой кабинетной науки о классификации живой материи до сих пор не прекращаются горячие споры.

Выдающийся немецкий биолог, философ и автор термина «экология» Эрнст Геккель (1834–1919) создал свою трехцарственную систему – в царство Протисты он включал одноклеточные организмы и группу безъядерных Monera, иногда грибы и губки. Достижения новых наук – биохимии, генетики, молекулярной биологии, открытия в области бактериологии и вирусологии, палеонтологические находки и достижения «старых и добрых» ботаники и зоологии – расширяло и углубляло наши знания об организации живой материи. И одновременно размывало границу между, казалось бы, естественными растительным и животным царствами. Появились многочисленные классификации на основе разных подходов, делящие организмы на 4 (по Коуплэнду, 1956), 5 (по Уиттэйкеру, 1969), 7 (по Эдвардсу, 1976) и 13 (по Лидэйлу, 1974) царств. Наконец, недавно предложена система из 18 царств...

Наиболее устоявшейся и общепринятой является система природы из 5 царств (табл. 1).

Таблица 1. Система природы из 5 царств (по Уиттэйкеру, 1969, с дополнениями Маргелис, 1978, 1983)

Царство

Организмы

Монеры

Бактерии
Синезеленые
водоросли

Протисты

Простейшие
Хризофиты
Эвгленовые
Гипохитриды
Плазмодиофоры

Растения

Зеленые водоросли
Бурые водоросли
Красные водоросли
Мхи
Сосудистые
растения

Грибы

Слизевики
Оомицеты
Хитриды
Настоящие грибы

Животные

Многоклеточные

Впервые эту систему предложил американский эколог Роберт Уиттэйкер (R.H. Whittaker, 1920–1981), акцентировавший внимание на том, что в сети экологических взаимодействий организмы бывают или продуцентами (растения), или консументами (животные), или редуцентами (грибы). Таким образом подчеркивалось существенное различие грибов и растений, этих самых неподвижных представителей живой материи (что и заставляло многих биологов прошлого объединять их вместе). Стала также ясна и размытость границ между этими тремя царствами на уровне их «микроскопических», одноклеточных, представителей. Это заставило систематиков выделить отдельное царство Протоктисты (или Протисты в более узком смысле).

Система Уиттэйкера, с последующими дополнениями, оказалась очень удачной, так как учитывала не только строение, но и способы питания, и особенности размножения и развития организмов, и способы их движения. Правда, система из пяти царств не включает возбудителей гриппа, оспы, герпеса, СПИДа и т.д., т.е. вирусы. Они не имеют клеточного строения, у них минимальное число ферментов, нуклеиновых кислот и прочих макромолекулярных компонентов. Найти таким «неклеточным формам» (термин «организмы» к ним обычно не применяют) место в системе жизни весьма затруднительно.

У системы Уиттэйкера есть еще одно преимущество – дидактическое. Она проста и понятна, ее удобно использовать в образовательных целях. С точки зрения эволюции, генетики, да и прочих наук, преимущество это, конечно, незначительно, но именно эта система позволяет широкому кругу людей, включая школьников, составить представление об основных формах жизни на нашей планете.2

И все бы хорошо, но существуют разные подходы к классификации в ботанике, зоологии и микробиологии. В каждом из этих научных сообществ существуют свои Международные Кодексы номенклатуры (например, Международный Кодекс зоологической номенклатуры, Международный Кодекс ботанической номенклатуры, и т.д.). Даже, в единых, казалось бы, терминах нет согласия, и правит стародавняя традиция. Ботаническим таксономическим категориям, «отдел» и «порядок» соответствуют «тип» и «отряд» в зоологии. И каждый узкий специалист рассматривает положение того или иного вида с точки зрения своей науки, не говоря уже о своей личной точке зрения, основанной на придании тому или иному признаку большей или меньшей значимости. Распределение и охват этими науками разных природных царств хорошо демонстрирует табл. 2.

Таблица 2. Царства организмов и их «кураторы»

В результате один и тот же организм может находиться сразу в двух разных местах в зоологической и ботанической системах. Два варианта систематического положения одного и того же одноклеточного организма приведены в табл. 3.

Таблица 3. Расхождения в классификации одного протиста-фотосинтетика

К тому же классу Phytomastigophora – «растительных жгутиконосцев» – зоологи относят и известную из школьной программы эвглену зеленую (Euglena viridis). Ботаники же считают этот организм представителем отдела эвгленовых водорослей (Euglenophyta). Другой пример – группа прокариотических фотосинтезирующих организмов, которых микробиологи называют цианобактериями (Cyanobacteria, или Oxyphotobacteria), а ботаники – синезелеными водорослями (Cyanophyta, или Schizophyta).

Впрочем, отсутствие у этих организмов клеточного ядра – признак очень существенный. Животные, Растения, Грибы и Протисты – четыре царства, объединяемые в еще более высокую («надцарство» или «подимперия») группу Эукариоты, или эукариотические организмы (Eukariota от eu – хорошо, полностью и karyon – ядро, семя). Другая группа этого ранга – Прокариоты (Prokariota; pro – перед), включает в себя только одно царство Монеры3, объединяющее «классические» бактерии, актиномицеты и «те самые» синезеленые водоросли.

Различия между двумя этими группами отнюдь не сводятся к наличию или отсутствию оформленного ядра (табл. 4).

Таблица 4. Отличия прокариот и эукариот (по Маргелис, 1983, с сокращениями)

Познакомившись с общим планом классификации организмов планеты Земля, можно перейти и к другим системам и классификациям, а заодно ознакомиться со всеми основными группами бактерий, растений, грибов и животных. Лучшим пособием здесь послужит табл. 5, составленная мною на основе фундаментального труда Олега Григорьевича Кусакина и Анатолия Леонидовича Дроздова «Филема органического мира». Авторы предложили разделить группу Прокариот на 11, а Евкариот (они предлагают именно такую транскрипцию греческого корня Eu) – по меньшей мере на 10 царств! И попробуйте поспорить с авторами4 не прочитав их более чем изысканного и дотошного труда! Да и нужно ли спорить? Лучше просто постараться, чтобы все это разнообразие не уменьшалось! Но это уже проблемы экологии и политики, а не мегасистематики...

Таблица 5. Мегасистематика биоты Земли

Царства и другие категории

Основные представители

Империя Клеточные организмы (Cellulata)
(Вне этой группы остались неклеточные формы и, прежде всего, вирусы и нанобы)

Подимперия Прокариоты (Prokaryota) – 11 царств , 29 типов

Доминион Архебактерии (Archaebacteria) – 4 царства, 6 типов, около 50 видов

Царство Термоацидофильные бактерии (Thermoacidobacteriobiontes) – 2 типа

Тип Термопротеобактерии – серувосстанавливающие микроорганизмы, живущие в горячих глубоководных серных грязеисточниках при +85...+105 °С. Тип Сульфобактерии – микроорганизмы, окисляющие серу

Царство Архетенерикутобионты, или Архемикоплазмы, (Archaetenericutobiontes) – 1 тип

Тип Термоплазмофилы – микроорганизмы, живущие в саморазогревающихся угольных кучах при +55... +62 °С и в горячих источниках

Царство Галобактериобионты (Halobacteriobiontes) – 2 типа

Микроорганизмы, живущие в 15–30% горячем растворе NaCl

Царство Метанобактериобионты (Methanobacteriobiontes)

1 тип

Доминион Евбактерии (Eubacteria) – 2 надцарства и 7 царств

Надцарство Бактерии грамотрицательные – 4 царства

Царство Цианобионты (Cyanobiontes) – 2 типа

Синезеленые водоросли, или Цианобактерии, –
более 2000 видов

Царство Пурпурные бактерии (Anoxyphotobacteriobiontes) – 2 типа

Пурпурные серные бактерии

Царство Скотобактериобионты (Scotobacteriobiontes) – 11 типов

Тип Хемоавтотрофные бактерии с 4 классами: железобактерии, нитрифицирующие, сероокисляющие и метанокисляющие бактерии. К классу серокисляющих (Thiobacteriodes) этого типа относятся знаменитые симбионты глубоководных гидротермальных погонофор вестиментифер. Тип Азотфиксирующие бактерии – в том числе живущие на корнях бобовых растений симбиотические бактерии из класса Rhizobiiodes. Тип Серувосстанавливающие бактерии. Тип Энтеробактерии – более 50 родов в 2 классах, среди них – возбудители холеры, сальмонеллеза, чумы, тифа, дизентерии). Тип Риккетсии – сюда относятся возбудители сыпного тифа и пятнистой лихорадки

Царство Спирохеты (Spirochaetobacteriobiontes) – 1 тип

Трепонемы – возбудители сифилиса, лептоспиры, боррелии (возвратный тиф) и др.

Надцарство Бактерии грамположительные – 3 царства

Царство Лучистые бактерии (Actinobacteriobiontes) – 3 типа, около 700 видов

Тип Актиномицеты (стрептомицеты и др.). Тип Микобактерии – туберкулезная палочка Коха, возбудитель проказы. Тип Коринобактерии – возбудитель дифтерии

Царство Настоящие грамположительные бактерии (Eufirmicutobiontes) – 4 типа

Тип Клостридии – возбудители столбняка, ботулизма, сарцины. Тип Бациллы – сенная палочка, а также возбудитель сибирской язвы. Тип Молочнокислые бактерии – лактобациллы, а также стрептококки, вызывающие скарлатину, сепсис, ангину. Тип Микрококки – в том числе стафилококки, вызывающие заражение крови, фурункулезы, маститы

Царство – Микоплазмы (Tenericutobiontes) – 1 тип

Самые мелкие прокариоты. Симбионты и паразиты, в том числе, возбудители пневмонии

Подимперия и Доминион Евкариоты (Eukaryota) – все ядерные организмы, 10–11 царств

Царство Микроспоридии (Mycrosporobiontes) – 1 тип

Около 1000 видов

Царство Архемонадобионты (Archemonadobiontes) – 5 типов

Архамебы, трихомонады, гипермастигины, живущие в кишечниках насекомых, амфибий и др.

Царство Евгленобионты (Euglenobiontes) – 5 типов

Около 2000 видов: евгленофилы (Euglenozoa), лейшмании, трипаносомы (включая возбудителя сонной болезни), акразиевые амебы и др.

Царство Миксобионты (или Миксомицеты, или Слизевики) и Миксоспоридии (Myxobiontes) – 7 типов

Около 700 видов, включая возбудителя амебной дизентерии

Царство Красные водоросли, или Багрянки, (Rhodobiontes) – 1 тип

Более 4100 видов

Царство Альвеолобионты (Alveolates) – 5 типов

Тип Споровики, или грегаринофилеи (Sporozoa) – более 3900 видов, включая малярийного плазмодия, токсоплазмы, кокцидии. Тип Динофлагеллаты – более 2000 видов. Тип Инфузории (Parameciophyles = Ciliophora, Ciliata, Infusoria) – 3 класса, 7 подклассов, более 8000 видов

Царство Гетероконты (Heterokontes) – 13 типов

Тип Оомицеты, или Сапролегниевые, – 600 видов, в том числе фитофтора. Тип Диатомовые водоросли – более 10 000 современных и 12 000 ископаемых видов. Тип Желто-зеленые водоросли – более 650 видов. Тип Бурые водоросли – более 1500 видов, в том числе ламинария, саргассы, фукус. Тип Золотистые водоросли, или Хризофиты, – характерны для кислых вод сфагновых болот. Тип Кремниевые жгутиконосцы. Тип Солнечники, или Радиолярии, – свыше 7000 видов

Царство Грибы (Fungi, Mycophyta) – 5 отделов (типов)

Около 100 тыс. видов

Царство Растения (Plantae) – 7 отделов (типов)

Около 300 тыс. видов, включая цветковые растения

Царство Животные (Animalia) – 33–34 типа

3–5 подцарств, или ветвей, около 1 млн видов, включая насекомых и нас с вами – к сожалению, великих и могучих разрушителей всего вышеперечисленного

По материалам:

Кусакин О.Л., Дроздов А.Л. Филема органического мира. Часть 2. – СПб.: Наука, 1998.

Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки. – М.: Мир, 1983.

http://www.lasius.narod.ru/biotaxon.htm


1 Искусственной считается любая система, основанная на присущих организмам признаках, а не на их эволюционных (филогенетических) связях. Однако, поскольку эти эволюционные связи в подавляющем большинстве случаев просто неизвестны, «истинных» систем не существует вообще. – Прим. ред.

2 Надо заметить, что в нашей стране традиционно более распространена все же «четырехцарственная» система. Ее приверженцы не считают одноклеточность и даже возможный «дуализм» в питании (наличие или отсутствие способности к фотосинтезу у явно родственных организмов) достаточно принципиальным признаком, и, соответственно, «отказывают» царству Протистов в «праве на автономию». – Прим. ред.

3 Monera. Другое «официальное» название этого царства – Дробянки (Mychota). Чаще же говорят о «прокариотических организмах» или просто «бактериях». – Прим. ред.

4 Желающие поспорить, разумеется, находятся. ««Диагноз» каждого таксона мало о чем говорит ... любое свойство необязательно. ... Новое царство авторы вводят для обозначения любой группы организмов, эволюционные связи которой с другими указать не могут...» – пишет критик. «Но, – продолжает он, – подобных перечней существует много, и новая филема оказалась не хуже и не лучше других». (Ю.В. Чайковский. Эволюция. Ч.8. – Биология, № 7/2000). – Прим. ред.

 

Рейтинг@Mail.ru