Систематика микроорганизмов

Отличие прокариотов от клеток эукариотов

Проблема происхождения и эволюции микроорганизмов очень сложна. Все живые организмы распределяются в трех сферах обитания: животный мир, растительный мир и мир простейших.

По приблизительным подсчетам на нашей планете насчитывается до трех млн. видов животных и около полумиллиона видов растений.

В 1886г. немецкий биолог Э. Геккель предложил выделить микроорганизмы, у которых отсутствует дифференцировка на органы и ткани (простейшие, грибы, бактерии), в отдельное царство — Protista (протисты, первосушества), включив в него организмы, во многих отношениях занимающие промежуточное положение между растениями и животными. В дальнейшем с учетом строения клеток протисты были подразделены на две четко разграниченные группы - высшие и низшие. У высших протистов клетки сходны с растительными и животными клетками, это — эукариоты, то есть микроорганизмы, имеющие истинное ядро (эу - от греч. истинный, карио - ядро).

Ядро отделено от окружающей его цитоплазмы двухслойной ядерной мембраной с порами. В ядре находятся 1-2 ядрышка - центры синтеза рибосомальной РНК и хромосомы - основные носители наследственной информация, состоящие из ДНК и белка. При делении хромосомы распределяются между дочерними клетками в результате сложных процессов митоза и мейоза. Цитоплазма эукариот содержит митохондрии, а фотосинтезирующих организмов - и хлоропласты. Цитоплазматическая мембрана, окружающая клетку, переходит внутри цитоплазмы в эндоплазматическую сеть; имеется также мембранная органелла - аппарат Гольджи.

К эукариотам отнесены микроскопические водоросли (кроме сине-зеленых), микроскопические грибы (плесени и дрожжи).

К низшим отнесены протисты, клетки которых по строению существенно отличаются от всех других организмов (бактерии и сине-зеленые водоросли), это - прокариоты (доядерные).

Прокариотические клетки устроены проще. В них нет четкой границы между ядром и цитоплазмой, отсутствует ядерная мембрана. ДНК в этих клетках не образует структур, похожих на хромосомы эукариот. Поэтому у прокариот не происходят процессы митоза и мейоза. Большинство прокариот не образует внутриклеточных органелл, ограниченных мембранами. Кроме того, в прокариотических клетках нет митохондрий и хлоропластов.

К прокариотическим организмам относятся сине-зеленые водоросли, бактерии, риккетсии, актиномицеты и микоплазмы.

В настоящее время уже описано более 3,5 тыс. видов бактерий, и их число постоянно возрастает. Разобраться в этом поразительном многообразии было бы совершенно невозможно, если бы не существовала наука, занимающаяся изучением множества живых организмов и созданием упорядоченной системы. Этим занимается систематика — наука, призванная изучать разнообразие организмов и их взаимоотношения друг с другом. Термин «систематика» греческого происхождения (sy sterna целое, составленное из частей; systematicus - упорядоченный).

Классификация(лат. classis - разряд, группа) - это процесс распределения множества организмов на основе учета их общих признаков на классы, группы (таксоны). Классификация является составной частью систематики.

Таксономия (от греч. taxis — расположение по порядку, закон) -теория классификации, систематизации живой природы.

Термины «систематика» и «таксономия» в литературе часто употребляются как синонимы. Однако систематика является более широким понятием, чем таксономия.

Структурно систематика включает три самостоятельные составные части: классификацию, идентификацию и номенклатуру. Классификация, как уже упоминалось, - это распределение организмов на таксономические группы.

Идентификация - это определение принадлежности изучаемого организма к тому или иному таксону.

Номенклатура — это свод правил присвоения названий таксонам и список этих названий. Номенклатура вступает в действие после того, как выполнена вся классификационная работа, то есть классификация предшествует номенклатуре, но, выполняя функции «информационного языка», до некоторой степени номенклатура независима от классификации.

До второй половины прошлого столетия систематики могли осуществлять свои классификационные построения только на основе изучения внешних проявлений организма - фенотипов (морфология, подвижность, окраска по Граму, наличие капсулы и способность к образованию эндоспор, культурально-биохимические свойства и некоторые другие признаки), наследственная культура организмов – генотипы - была еще недоступна для исследования.

Следовательно, традиционная, или классическая, систематика, основанная на изучении внешних, проявляющихся в процесс жизнедеятельности, признаков - целиком фенотипическая систематика (феносистематика). Дальнейшее развитие классификации в направлении расширения доступной исследователю информации о фенотипе использовании вычислительной техники для ее обработки привело к возникновению нового направления – численной (числовойили нумерической)таксономии.

Возникновение (в 50-х г. XX столетия) и успешное развитие молекулярной биологии способствовали становлению нового направления в систематике, названного отечественными учеными геносистематикой.

Геносистематика в отличие от феносистематики, занимающейся изучением большого количества признаков, имеет в качестве своего объекта исследования одно вещество - наследственный материал (ДНК) клетки, в котором запрограммировано индивидуальное развитие организма.

Иначе говоря, геносистематика - это раздел систематики, предметом исследования которого являются генотипы, или генетические программы, созданные в процессе эволюции животного на Земле. Разница между феносистематикой и геносистематикой качественная, они принципиально отличаются объектами исследования.

В классификации для группирования родственных микроорганизмов используют следующие таксономические категории: царство (regnum), отдел (divisio), секция (section), класс (classis), порядок (ordo), семейство (familia), род (genus), вид (species).