uabooks.top

Idézzétek fel, milyen taxonómiai egységeket alkalmaznak a növények és az állatok rendszertanában! Milyen organizmusok tartoznak az auto-, a mixo- és a heterotrófokhoz? Milyen módjai vannak a fajképződésnek? Mi a genom? Mit értünk haploid, diploid és polip-loid kromoszóma készlet alatt? Mi az ökológiai niche?

A faj - a legalacsonyabb, de a legfőbb rendszertani egység. Ugyanakkor a faj feletti taxonokat (nemeket (nemzetségeket), családokat, rendeket, osztályokat, törzseket) különböző tudományok adatai alapján, szubjektív módon állapítják meg a tudósok.

7.1. ábra. Vérszívó szúnyogfajok: 1 - az Anopheles nembe tartozó maláriaszúnyog nősténye; 2-а dalos szúnyog nősténye. Figyeljétek meg: a maláriaszúnyog hátsó pár lába hosszabb, mint a dalos szúnyogé, ezért a malária szúnyog az ember testén felemelt potrohhal és leengedett fejjel kapaszkodik meg

A faj kritériumai. A faj feletti taxonoktól eltérően egy fajt a hozzá hasonló másiktól meg lehet különböztetni kritériumok segítségével. Miért fontos a fajok pontos meghatározása? Erre a kérdésre egy érdekes tény ad választ. Bizonyos szúnyogokról, amelyeket egy malária szúnyog (7.1, 1 ábra) fajként tartottak nyilván, alapos vizsgálat után kiderült,

hogy külső felépítése alapján elkülöníthetetlen ikerfajok komplexe. Ezek közül egyesek az emberi malária kórokozójának hordozói, mások nem.

7.2. ábra. A mezozoikumban létrejött állatfajok: 1 - nyári pajzsosrák, a mai fauna képviselője; 2 — Quetzalcoatlus, a legnagyobb pteroszaurusz; 3 - Shonisaurus, az ichthyoszauru-szok egyik legnagyobb képviselője, 4 - Apatosaurus

Emlékeztek rá, hogy minden új faj a fajképződés folyamatának eredménye. Az evolúció következtében bizonyos faj populációinak génkészlete megváltozhat, aminek következtében az egyedek közötti kereszteződés lehetetlenné válik. így jönnek létre az új fajok. Az evolúció visszafordíthatatlanságának törvénye (Dollo törvény) alapján, amelyet 1893-ban írt le Louis Dollo, a populációk egyedei nem nyerhetik vissza az őseik külsejét, még akkor sem, ha visszatérnek ugyanabba a környezetbe és ugyanazon feltételek közé, ahol és ahogy őseik éltek. Például, ha a bolygók klímája visszatér abba az állapotba, amelyben volt a mezozoikum során, akkor sem kell várnunk, hogy megjelennek a pteroszauruszok, az ichthyoszauru-szok vagy a dinoszauruszok. Vannak fajok, amelyek több tíz és több száz millió évvel ezelőtt jöttek létre, de jelenleg is élnek (7.2, 1 ábra), ezeket élő kövületeknek hívjuk. Más fajok, amelyek korábban jöttek létre, mára már kihaltak. Egyesek közülük utód fajokat hagytak hátra (izmosúszójú halak, 5.2, 3,4 ábra), mások nem (például, archaeopteryx, 5.4, 3, 4 ábra). Tehát, a faj az evolúciós folyamat minőségi szakasza.

A faj kritériumai - az organizmusok olyan jellemzői, amelyek segítségével a rendszertanban megkülönböztetik a fajokat.

Morfológiai kritérium alapja a faj egyedeinek felépítésbeni (mind külső, mind pedig belső) hasonlósága. A morfológiai bélyegek, ha egy faj (vagy magasabb taxon rang: nem (nemzetség), család stb.) számára unikálisak, akkor diagnosztikai bélyegeknek nevezzük. Például, két folyóban élő rákfaj - a folyami rák és a kecskerák - különböznek ollóik formájában (7.3, 1 ábra). A növények rendszertanában diagnosztikai bélyegnek számít a virág, a levél (7.3, 2 ábra) felépítése. Annak ellenére, hogy a modern állat-, növény- vagy gombahatározók a morfológiai bélyegeket veszik alapul, érdemes figyelembe venni az olyan jelenséget, mint a polimorfizmus és az ikerfajok megléte.

Polimorfizmus - a jelenség, hogy egy fajon belül létezik egyedek olyan csoportja, amelyek eltérnek színekben, méretben, testfelépítésben (7.4. ábra). Ezzel szemben az ikerfajok egyedei hasonlítanak egymásra felépítésükben és különböznek apróbb bélyegeik, néha csak kromoszóma készletben. Az ikerfajok jól ismertek a rovarok, farkatlan kétéltűek, cickányok, kisrág-csálók sok csoportjában.

• Az élettani kritérium alapja a különböző fajok élettani folyamatainak hasonlóságában is különbségeiben rejlik. Egy faj egyedei képesek egymás között párosodni és termékeny utódokat hozni létre, ugyanakkor nem párosodnak más fajok képviselővel (ez a reproduktív izoláció jelensége). Ismeretesek fajok közötti kereszteződés esetei is, illetve új fajok létrejötte fajok közötti hibridizáció következtében, amikor a hibridek képesek párosodni egymással, és termékeny utódokat hoznak létre. Például, a kecskebéka a tavi béka és a kis tavibéka, míg a sivatagi nyúl a havasi nyúl és a mezei nyúl hibridje (7.5. ábra). Gyakori a hibridizáció általi fajképződés a növényeknél is. Például, a közönséges platán a nyugati és a keleti platán hibridizációja révén jött létre.

• Biokémiai kritérium - a makromolekulák felépítésének és összetételének, a biokémiai reakciók lefolyásának sajátosságai, amelyek egy faj egyedeire jellemzők. Például, azok a rokon fajok, amelyek különböző génkészlettel rendelkeznek, különböznek fehérje összetételükben is. (Gondolkodjatok el rajta, miért!?)

• Molekuláris genetikai kritérium azon alapszik, hogy egy faj egyedeinek genomja hasonló, míg a különböző, vagy akár közeli fajok egyedeié eltér. Minél közelebbi rokonság van a fajok között, annál több közös génjük van.

A modern rendszertanban különböző molekuláris genetikai módszereket használnak fel. Az egyik közülük a biopolimerek szekvenálása: a nukleinsavak nukle-otid-, és a fehérjék aminosav sorrendjének meghatározása. Ez a módszer lehetőséget nyújt egyes génszakaszok, egyes gének és akár a teljes genom nukleotid sorrendjének meghatározására. A másik módszer apolimeráz láncreakció (PCR (polymera-sechainreaction)) lehetővé teszi a szekvenáláshoz szükséges mennyiségű DNS előállítását. Ezenkívül a PCR segítségével össze lehet kapcsolni különböző DNS-frag-mentumokat, klónozhatok gének, meghatározhatókká válnak a csekély mennyiségű DNS-molekulák.

• Az ökológiai kritérium azzal áll kapcsolatban, hogy az egy fajhoz tartozó populációk más fajok populációival, és az élettelen természet (abiotikus) tényezőivel való kölcsönhatása következtében saját ökológiai niche jön létre. Például, egyes morfológiailag hasonló parazita férgeket (az emberi és a sertés orsóféreg stb.) a gazda fajok határozzák meg.

• A földrajzi kritérium lényege, hogy egy faj populációi egy bizonyos areát foglalnak, miközben a közeli fajok areái nem, vagy csak kis mértékben fednek át. Ugyanakkor a klimatikus változások vagy az antropogén hatás következtében némely faj territóriumának létfeltételei megváltozhatnak. Ez élőhely váltásra kényszeríti az élőlényeket. így jön létre a másodlagos area, amely jelentős mértékben különbözhet az elsődlegestől.

• Az etológiái kritérium az állatok viselkedési sajátosságainak vizsgálatán alapszik: párválasztási, társas, építő viselkedés, vadászösztön, vándorlás, stb. Például, a modern tudomány szerint a kutya a farkas alfaja. Ismeretesek esetek, amikor kereszteződnek egymással, de ritkán fordul elő, mivel a farkas főként éjszakai, míg a kutya nappali életmódot folytat.

A faj modern koncepciója. A biológiában, hosszú története során, különböző faj-koncepciókat alakítottak ki. Egyes koncepciók szerint a faj nem változik, mások szerint a fajok evolúciós változáson mennek keresztül.

Az egyik vezető fajkoncepció a modern biológiában a biológiai. A következő megállapításokon alapszik:

a fajok populációkból állnak - egyedek többé-kevésbé elkülönült csoportjaiból;

a faj jellemzésekor nem csak a felépítésbeli, de a biológiai (életfolyamatok, szaporodási és fejlődési) és ökológiai sajátosságokat is figyelembe kell venni;

ökológiai szempontból a populációt a faj strukturális funkcionális alegységének, az evolúcióbiológiai szempontból pedig az evolúció alapegységének tekintik. (Emlékezzetek, miért!);

egy faj populációinak csoportjai eltérhetnek egymástól egy vagy több bélyegükben, alfajokat hozva létre;

egy faj alfajainak megléte az adott faj ökológiai plaszticitásáról (rugalmasságáról) tanúskodik (vagyis képes az életfeltételek széles tartományában létezni); illetve arról, hogy a fajon belül mikroevolúciós folyamatok zajlanak, ami új fajok megjelenéséhez vezethet;

egy faj populációinak génkészlete hasonló, ezért a különböző populációk egyedei egymás között kereszteződhetnek; ugyanakkor egy faj különböző populációnak génállománya különbözhet egyes alléigének előfordulási gyakoriságában és készletében;

a faj az egyetlen a természetben ténylegesen létező rendszertani egység; a faj feletti taxonokat az elvégzett vizsgálatok eredményei alapján határozzák meg, ezért egyes csoportok rangjának megítélése a tudományos közösségben különbözhetnek;

a különböző fajok egyedei általában nem kereszteződnek (amennyiben mégis, akkor a fajok közötti hibridek általában nem képesek szaporodni); a fajok képesek a változásra, az evolúcióra;

a faj - ökológiai egység: a populációk egyedei egységes egészként nem csak egymással, de egy ökoszisztéma más fajainak populációval is kölcsönhatásba lépnek.

A faj biológiai koncepciójának kialakításában részt vett az amerikai biológus E. Mayr és az ukrán származású evolúcióbiológus, genetikus, zoológus T. Dobr-zhansky. Utóbbi Nemiriv városában (Vinnica megye) született, 1917-től 1921-ig a Szent Volodimir Kijevi Egyetemen (jelenleg Tarasz Sevcsenko Kijevi Nemzeti Egyetem) tanult. 1927-ben megkapja a Rockefeller Alapítvány ösztöndíját, átköltözött az Amerikai Egyesült Államokba, a Kolumbia Egyetem világszerte ismert T.H. Morgan laboratóriumában dolgozott. (Feladat: emlékezzetek vissza T.H. Morgan genetikai munkásságára!). T. Dobrzhansky részt vett az evolúció szintetikus elméletének kidolgozásában. (Feladat emlékezzetek a főbb téziseire!).

7.6. ábra. A faj biológiai koncepciójának kidolgozásában részt vett tudósok: 1 — Ernst Walter Mayr (1904 — 2005), a Harvard Egyetem (USA) professzora; Dobzhansky Theodosius Grigorevich (1900 -1975)

A biológiai nevezéktan nemzetközi kódexei. A taxonok tudományos megnevezése során a kutatók a biológiai nevezéktan nemzetközi kódexeinek tételei alapján járnak el. Ezek szabályokat tartalmaznak, amelyek előírják, hogyan kell a tudományos neveket képezni és alkalmazni. Létezik a „Zoológiái Nevezéktan Nemzetközi Kódexe”, a „Botanikai Nevezéktan Nemzetközi Kódexe”, a „Baktériumok Nevezéktanának Nemzetközi Kódexe”, a „Virológiái Kódex”.

A tudomány számára új fajnak csak az tekinthető, amelyet a biológiai nevezéktan nemzetközi kódexeinek előírásai alapján írtak le.

1. Mi a faj modern meghatározása? 2. A faj milyen kritériumait ismeritek? 3. Mely kritériumok játszanak vezető szerepet a faji hovatartozás megállapításában? Miért? 4. Mi a faj koncepciója? 5. Milyen megállapításokon alapszik a faj biológiai koncepciója?

Genetikai szempontból, hogyan lehet megmagyarázni egy faj egyedeinek polimorfizmusát?

Tankönyv 10. osztálya számára Biológia és ökológia Osztapcsenko, Bálán,  Kompanec, Ruskovszkij