普通生物学/生物分类/生物分类和生命域
基础分类
在科学中,对生物进行分类的实践被称为分类学(Taxis 意为排列,nomos 意为方法)。现代分类系统是由瑞典植物学家卡尔·林奈(1707-1778)创立的。他利用生物的简单物理特征来识别和区分不同的物种,并且基于遗传学。
林奈为分类学发展了一个等级制度。为了区分不同的相似程度,每个分类群,被称为分类单元(pl. taxa)被细分为其他分类群。为了记住顺序,使用助记符是有帮助的。分类单元按等级顺序排列
- 域 - 古菌域、细菌域、真核域
- 界 - 植物界、动物界、真菌界、原生生物界、细菌界(原核生物界)、古细菌界
- 门 - 无脊椎动物、脊椎动物
- 纲 - 鱼纲、鸟纲、哺乳纲、两栖纲
- 目 - 生物如何获取能量?
- 科 - 生物及其亲属的特殊特征
- 属 - 生物学名的第一部分
- 种 - 生物学名的第二部分
域是最广的类别,而种是最具体的类别。域的分类单元是在1990年由卡尔·沃斯才被引入,因为科学家根据新发现和信息重新组织了事物。例如,欧洲野兔的分类如下
真核域 --> 动物界 --> 脊索动物门 --> 哺乳纲 --> 兔形目 --> 兔科 --> 兔属 --> 欧洲野兔。
真核域只是门类中的一个类别
双名法用于命名生物,其中第一个单词以大写字母开头,是生物的属,第二个单词以小写字母开头,是生物的种。名称必须用斜体并用拉丁语表示,拉丁语是 18 世纪艺术和科学的主要语言。科学名称也可以缩写,其中属缩写为第一个字母加一个句点。在我们的例子中,欧洲野兔将变为L. europaeus。
分类学和双名法都是对生物进行分类的特定方法。它们有助于消除由俗名引起的混淆,例如误认和错误假设。前者的例子是北美知更鸟与英国知更鸟有很大区别。后者的例子是比较小龙虾和鲶鱼,人们可能认为它们都是鱼,而实际上它们是截然不同的。
命名法涉及根据已发布的规则,将名称分配给分类群。为了准备考试,以下词汇是需要熟知的:分类学家、生物学家、化学家、地质学家、单细胞生物、多细胞生物、双侧对称、辐射对称、叶绿素、光合作用、呼吸作用、生殖、脊椎动物、内骨骼、外骨骼、消费者、分解者、异养生物、自养生物、维管植物、无维管植物。所有这些都是分类的一部分。
有两种基本类型的细胞:真核生物和原核生物。
真核生物在结构上更加复杂,具有细胞核和膜结合的细胞器。真核生物的一些特征是
- 单细胞或多细胞
- 体积小到大,长度从大约 1μm(绿藻)到 30m(蓝鲸)
- DNA 位于细胞核中,被核膜包围
- 基因组由多个染色体组成
- 通过有丝分裂或减数分裂进行细胞分裂;有性生殖很常见
- 存在线粒体和其他细胞器
原核生物指的是最小的、最简单的细胞类型,没有真正的细胞核,也没有膜结合的细胞器。细菌属于这一类。一些特征是
- 仅为单细胞生物,虽然有些会形成丝状体或群体
- 体积小,长度从大约 0.1 到 5 μm(不包括丝状体或群体)
- DNA 是环状的,没有膜包围
- 基因组由单个染色体组成,但可能存在额外的质粒
- 无性生殖,虽然可能会发生质粒转移
- 没有膜结合的细胞器
三大域是根据真核生物和原核生物之间的差异来组织的。如今的活原核生物种类繁多,与真核生物不同。这一事实已通过分子生物学研究(例如 RNA 结构研究)和现代技术得到证实。三大域如下
古菌域(古细菌界)由古细菌组成,古细菌生活在极端环境中。古菌界属于该域。
细菌域由在日常生活中发现的更典型的细菌组成。细菌界属于该域。
真核域包含世界上大部分可见的生物。原生生物界、真菌界、植物界和动物界都属于该域。
在三大域之下是分类学中的六界
动物界,包含普通动物,是最大的界,拥有超过 100 万个物种。
植物界,包含地球上的所有植物。
原生生物界,第三界,是由德国生物学家恩斯特·海克尔在 1866 年引入的,用于分类既不是动物也不是植物的微生物。由于原生生物非常不规则,因此该界是最不为人所知的,而且该界中生物之间的遗传相似性在很大程度上是未知的。例如,一些原生生物可以表现出动物和植物的特性。
真菌界是指通过吸收其体内的物质获取食物的生物。蘑菇和霉菌属于该界。最初,它们是植物界的一部分,但在人们发现它们不进行光合作用后,被重新归类。
细菌界是细菌,由小细胞组成,其外观与上述界的生物不同。它们没有细胞核和细胞器。它们有由肽聚糖构成的细胞壁。
古菌界(或古细菌界)是生活在极端环境中的细菌,例如盐湖或高温酸性温泉。这些细菌属于它们自己的类别,因为详细研究表明它们具有独特的特性和特征(例如,在任何其他生物中都找不到的独特脂类),使它们与其他细菌不同,并使它们能够在它们生存的地方生存。它们的细胞壁缺乏肽聚糖。
地球上的多样性归因于物种内部的多样性。随着时间的推移,世界在气候和地理方面发生了变化,物种的特征发生了很大分化,形成了新的物种。这个过程,即新物种的演化,首先由英国博物学家查尔斯·达尔文描述为自然选择。
为了让生物发生变化,必须发生基因突变。有时,基因突变是意外发生的,例如原核生物在进行无性生殖时。对于大多数真核生物来说,基因突变是通过有性生殖发生的,其中减数分裂会从原始亲代细胞产生单倍体配子。这些单倍体配子融合成二倍体受精卵,导致每一代的遗传变异。随着时间的推移,随着基因和性状的足够排列,会产生新的物种。有性生殖创造了巨大的遗传多样性潜力。
分类学的一个目标是确定生物的进化史。这可以通过将现存物种与过去的物种进行比较来实现。解剖结构和结构的比较是基于发育、物理解剖、生物化学、DNA、行为和生态偏好的数据。以下是如何使用此类数据的示例
- 解剖学
尽管马和人类看起来不同,但有证据表明它们的臂部结构非常相似。它们的臂部大小和比例可能不同,但解剖结构非常相似。此类证据表明,不同分类单元中的动物可能并非那么不同。来自共同进化起源的生物特征被称为同源特征。
- 发育
- 生物化学
外形相似的动物的生化分析得出了令人惊讶的结果。例如,尽管豚鼠曾经被认为是啮齿动物,与老鼠一样,但生化分析将它们归类为自己的分类单元。
现代分类学基于对生物进化史的许多假设,称为系统发育。与科学方法一样,科学家会对动物的进化史提出假设,并利用现代科学和技术来证明系统发育。
支序分类学是一种基于系统发育的分类系统。扩展系统发育,支序分类学基于这样一个假设,即每一组相关物种都具有一个共同祖先,因此会保留一些祖先特征。此外,随着这些相关物种进化并与其共同祖先分离,它们会发展出独特的特征。这些特征被称为衍生特征。
系统发育和支序分类学的原理可以用支序图以视觉方式表达,支序图是一个分支图,充当相似物种的家族(系统发育)树。支序图也可以用来测试动物系统发育的替代假设。为了确定最可能的支序图,需要匹配和分析相似物种的衍生特征。
1. 如果分类学家必须选择一个现有的界来重新分类,最有可能选择哪一个?为什么?
2. 不参考外部资料完成以下内容
a) caudatum 种属于 Paramecidae 科。该生物的双名法名称是什么?
b) 给出双名法的缩写。
3.
a) 爱尔兰苔属于 Chondrus 属。该物种的名称是 crispus。给出双名法名称。
b) 给出双名法的缩写。
4. 人类和黑猩猩很相似。以下哪项数据最能准确地证明这一点?
- a) 生化
- b) DNA
- c) 外观
- d) 发展
- e) A、B、C
5. 以下哪项顺序错误?
- a) 界 --> 门 --> 纲
- b) 纲 --> 科 --> 目
- c) 科 --> 目 --> 属
- d) 属 --> 种
- e) A、C
- f) A、B、D
- g) B、C
6. 一个分类学家发现了生物 A 和生物 B,并希望对其进行分类。以下哪项选择信息量最大?
- a) 两种生物都是棕色的。
- b) 两种生物都有尾巴。
- c) 两种生物都有耳朵。
- d) 两种生物都是夜行动物。
7. DNA 分析通常使用细胞线粒体中的 DNA,而不是细胞核中的 DNA。根据你对有丝分裂的了解,解释一下原因。
1. 古细菌 3.a) Chondrus crispus b) C. cripus 4. B 5. G 6. B