4.1 Многообразие организмов. Значение работ К. Линнея и Ж-Б. Ламарка. Основные систематические категории. Вирусы

Лекция: Многообразие организмов. Значение работ К. Линнея и Ж-Б. Ламарка. Основные систематические категории. Вирусы

Биологическая систематика

Биологическая систематика занимается классификацией биологических объектов, включая существующие и вымершие виды. Одним из ее разделов является таксономия – принципы и практическое применение классификационных и систематических категорий.

Основными целями и задачами систематики, как науки, являются:

• Описание и наименование отдельных классификационных групп, названных таксонами;

• Определение местоположения каждого таксона в общей системе;

• Предсказание свойств, особенностей и признаков биологического объекта на основании его положения в системе. Например, если животное было отнесено к отряду хищников на основании строения челюсти, то можно сделать прогноз, что у него окажется короткий кишечник.

Основными принципами систематики являются:

• Биосфера имеет точную внутреннюю структуру;

• Структура имеет иерархический тип организации, различные таксоны являются подчиненными друг другу последовательно;

• Структура является познаваемой, что приведет к созданию полной системы живого мира.

Основные систематические категории

Каждый систематический таксон обладает собственным названием, они немного различаются для ботанических и зоологических классификационных категорий. В ботанике применяется термин Отдел, аналогичный зоологическому понятию Тип, также в ботанике нет Отряда, вместо которого используется Порядок. Остальные названия являются общими. Наименьшей единицей официальной систематики является вид, состоящий из отдельных особей.

Существует 7 основных классификационных категорий:

• вид, 

• род, 

• семейство, 

• отряд (или порядок), 

• класс, 

• тип (или отдел), 

• царство.

Кроме того, выделяют еще дополнительные над- и подкатегории: надсемейство, подтип, подвид. В 1990 г Карл Вьозе внес предложение о введении нового таксона: надцарства или домена. В настоящее время все классификационные категории принадлежат к четырем доменам: эукариотам, бактериям, археям и вирусам. При этом домены археи, вирусы и бактерии состоят из одного царства каждое, а к домену эукариоты – отнесены все остальные царства.

Значение работ К. Линнея

Впервые иерархический принцип в систематике был предложен шведским ученым Карлом Линнеем. Основными его заслугами стали:

• введение принципа бинарной (двойной) номенклатуры для описания вида;

• определение иерархической структуры в биологической классификации;

• введение особой терминологии для составления описаний живых организмов.

Так к роду Сосна принадлежат: Сосна обыкновенная, сосна японская (используется для создания бонсаи), Сосна стланиковая (кедровый стланик), Сосна сибирская (кедр сибирский) и многие другие. По общепринятым правилам, среди ученых используются официальные наименования на латинском языке. При этом каждый таксон классификационной системы имеет свое собственное окончание. То есть, прочитав слово Rosaceae – стоит понимать, что речь идет о семействе Розоцветных, Rosacea – о надсемействе Розовых, Rosoidea – о подсемействе Розовидных. С маленькой буквы пишутся только видовые эпитеты, все остальные таксоны, включая родовое название принято писать с большой.

К. Линней, создав стройную систему классификации, считал, что виды неизменны и созданы божественной волей.

Однако, представления об изменении видов появились еще в античные времена. Так, философ Анаксимандр предполагал, что все животные произошли из водной среды, а затем вышли на землю. Демокрит был сторонником гипотезы о том, что земные животные происходят от земноводных, сомозарождающихся в иле.

Значение работ Ж-Б. Ламарка

Создателем первой полной, хотя и ошибочной теории происхождения живого стал Жан Батист Ламарк. В 1809 г вышел его труд «Философия зоологии», описывающий его представления о происхождении живого. Ученый считал, что происходит постоянное самозарождение червей и инфузорий, а затем они изменяются, их строение усложняется за счет попыток приспособления к окружающей среде. В основе его учения лежала теория «упражнения» или «неупражнения» различных свойств и органов. Он объяснял появление рогов тем, что во время гона самцы испытывают желание драться, при этом «флюид» этого желания притекает к их голове, где он материализуется в рога. Длинные ноги у журавлей и цапель он рассматривал как результат упражнения в нежелании мочить тело.

Кроме того, знаменитый ученый ввел в использование термин «биология» и принимал участие в работах по созданию классификации живых существ. Он первым выделил классы кольчатых червей и разделил животных на позвоночных и беспозвоночных.

Вирусы - неклеточные формы жизни

Вирусы справедливо выделены в отдельное царство, так как они являются абсолютно непохожими на других существ. 

Отличительными их особенностями являются:

• отсутствие клеточного строения;

• невозможность проявления признаков живого вне инфицированной клетки;

• очень мелкие размеры.

Из-за мелких размеров и невозможности их рассмотрения в оптический микроскоп долгое время микробиологи испытывали трудности с изучением вирусов, так как они:

• не размножались на питательных средах, как бактерии;

• проходили сквозь специальные фильтры, используемые при изучении бактериальных инфекций.

Только в 1955 году была изучена полная структура вируса табачной мозаики.

Вирус представляет собой белковую капсулу, в которой заключена молекула ДНК или РНК. Попадая в живую клетку, капсула вируса распадается, а ДНК проникает в ядро, где начинает принимать участие в транскрипции и репликации. Таким образом, инфицированная клетка начинает воспроизводить вирусные белки-токсины, а также помогать вирусу размножаться. Реплицированные молекулы ДНК затем заключаются в белковую капсулу путем самосборки и покидают клетку сквозь мембрану либо оказываются во внешней среде после гибели клетки-хозяина. Существует огромное число вирусов, их видовой состав более разнообразен, чем всех остальных живых существ. Они могут иметь нуклеиновые кислоты различного вида – состоящие из одинарной и двойной цепочек, поляризованные и нет, сегментированной, кольцевой, и линейной формы. РНК-содержащие вирусы способны к обратной транскрипции, к чему не способны другие живые организмы – попадая в клетку, их РНК становится моделью для создания ДНК. Созданная таким образом вирусная ДНК затем начинает участвовать в производстве белков. В результате инфицирования вирусами в активной форме клетка обычно гибнет.

Меры профилактики вирусных заболеваний

Иммунитет борется с вирусами разными путями:

• Врожденный иммунитет – это специфические белки и механизмы клеточной защиты, одинаково реагирующие на любые патологические угрозы. Он не может обеспечить полную защиту.

• Приобретенный иммунитет. Если организм уже ранее сталкивался с данным типом вируса, он научился вырабатывать специальные белки-антигены. Они «узнают» химически чужеродную нуклеиновую кислоту и соединяясь с ней, разрывают ее на фрагменты или мешают принимать участие в биохимических процессах клетки.

• Т-лимфоциты и интерфероны. Клетки крови и специфические белки – это тяжелое вооружение организма. Они убивают инфицированные вирусом клетки.

Однако, вирусы тоже учатся обходить иммунные ловушки – например, некоторые из них часто меняют аминокислотный состав белков оболочки, оставаясь неузнанными в организме.

В настоящее время практически нет действенных медицинских препаратов против вирусных инфекций. Антибиотики действенны против бактериальных инфекций, они не действуют на вирусы. Большинство из предлагаемых лекарств не могут уничтожить вирус, они просто способствуют повышению иммунного ответа организма, стимулируя выработку интерферона. Только некоторые из них ингибируют синтез вирусных белков и нуклеиновых кислот.

Поэтому основным методом борьбы с вирусами становится профилактика, которой не стоит пренебрегать:

• дезинфекция, очистка и мытье – то есть механическое удаление или разрушение химическими препаратами белковых вирусных частиц;

• вакцинация – это наиболее действенный и эффективный способ;

• карантин.

Повышение устойчивости к вирусу после вакцинирования может быть временным или постоянным. Не стоит пренебрегать возможностью прививания, особенно в условиях отсутствия эффективных методов лечения вирусной инфекции. Например, бешенство приводит к смерти в 100% случаев, если не успеть вакцинироваться. С помощью вакцин были побеждены многие болезни, но вирусы-возбудители никуда не делись, они по-прежнему где-то присутствуют в атмосфере или земле. И – если не делать прививки, то снова могут случаться вспышки черной оспы, выкашивавшей города в средневековье, краснухи, опасной для беременных, точнее для их нерожденных еще детей, полиомиелита и многих других.