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普通生物学/生物分类/生物分类和生命域

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基础分类

生物分类和生物命名

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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

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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。

真核生物和原核生物

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有两种基本类型的细胞:真核生物原核生物

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

三大域和六界

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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。

多样性的起源

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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。

系统发育、支序分类学和支序图

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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。

生物分类练习题

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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

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