10 BEVEZETÉS. VÍRUSOK, PROKARIÓTÁK. ALACSONYABBRENDÛ EUKARIÓTÁK A RENDSZEREZÉS ALAPJAI A mai ismereteink szerint a világegyetem folyamatosan változik, zajlik az evolúció. A változásokat a jellegük szerint különbözõ típusokba sorolhatjuk. Beszélhetünk fizikai, kémiai, biológiai és társadalmi változásokról (mozgásformákról), az adott terület evolúciójáról. A BIOLÓGIA HELYE A TUDOMÁNYOK KÖZÖTT A változásokat a fizika, a kémia, a biológia tudománya, illetve a társadalomtudományok sora (történelem, szociológia stb.) vizsgálja. Céljuk az adott terület törvényszerûségeinek a felderítése. E tudományok szükségszerûen összefüggenek, kölcsönösen feltételezik, és egyben kiegészítik egymást. Evolúció, fejlõdés: az anyag folyamatos változása. Biológiai evolúció: az élõvilág állandó változása. A biológia (biosz = élet; logosz = tudomány [görög]) az élõlényekkel foglalkozó természettudomány. Vizsgálja az élet keletkezésének lehetõségét, az élet megjelenési formáit, azok mûködését, az élõ és élettelen közötti különbséget és kapcsolatot. Kezdetben csak a növénytan (botanika), az állattan (zoológia) és az embertan (antropológia) tudományterülete alakult ki, majd az ismeretek 10.1. Karl Linné és Kitaibel Pál bõvülésével a biológián belül tudományágak különültek el. Az élõ rendszerekkel foglalkozó tudósoknak egyre nagyobb szükségük volt egyéb tudományok ismereteinek felhasználására is. Így egyre több határtudomány vált ki a biológia tudományterületeibõl, tudományágaiból. Ma fontos szerepet töltenek be a mindennapi életünkben az alkalmazott biológiai tudományok, hiszen közvetlenül befolyásolják az emberiség megélhetését, létét. Tudományterületek: növénytan (botanika), az állattan (zoológia) és az embertan (antropológia). Tudományágak: rendszertan (szisztematika), bonctan (anatómia), sejttan (citológia), szövettan (hisztológia), szervtan (organológia), élettan (fiziológia), környezettan (ökológia), viselkedéstan (etológia), örökléstan (genetika), egyedfejlõdéstan (ontogenetika), törzsfejlõdéstan (filogenetika) stb. Határtudomány: biokémia, biofizika, biokibernetika, biotechnológia, bionika, biomatematika, biometria, biometeorológia stb. Alkalmazott biológiai tudományok: orvostudomány, mezõgazdasági tudományok stb. RENDSZERTANI ALAPFOGALMAK Már az ókori egyiptomi és görög gondolkodók is megpróbálták az akkori ismeretek alapján csoportosítani a körülöttük található élõlényeket. Arisztotelész az általa ismert mintegy 500 állatot két csoportba, a nem vörös vérûekre és a vörös vérûekre osztotta. Az egyre bõvülõ tényanyag fokozta a csoportosítás igényét. Karl Linné (1707 1778) svéd természettudós, botanikus és orvos (10.1.) az 1735-ben megjelent Systema naturae (A természet rendszere) címû könyvében csoportosította az élõlényeket. Rendszerezõ munkájának alapja az általa javasolt kettõs latin fajnév (binominális nomenklatúra) és a rendszertani kategóriák sora. Elgondolásainak továbbfejlesztett változatát használjuk ma is. Linné könyvében az akkor ismert több mint hetvenezer faj növényeit porzószám és a termõk alapján igyekezett tudományos igénnyel osztályozni. Az õ csoportosítása sem volt tökéletes, hiszen az azonos porzószámú növények között egyéb lényeges eltérés is megjelenhet. Az önkényesen kiemelt tulajdonságok összehasonlítása miatt távoli fajok is ugyanabba a kategóriába kerülhettek.
A RENDSZEREZÉS ALAPJAI 11 Kitaibel Pál (1757 1817) magyar természettudós (10.1.) Linné rendszerezésének alapját elfogadva azt továbbfejlesztve csoportosította a Magyarországon akkor ismert növényeket. Munkája során országunk egyes területeinek élõhelyi viszonyait is igyekezett figyelembe venni, ami a növényföldrajzi, ökológiai ismeretek felhasználását jelentette. A növények közül 1015 fajt rendszerezett, többet õ írt le elõször. Ezek közül 44 faj még ma is viseli felfedezõje nevét (pl.: szõlõ- v. Kitaibel-mályva Kitaibela vitifolia; fehér v. Kitaibel-varfû Knautia kitaibelii). A kor természettudósaihoz hasonlóan a növénytan mellett állattannal, földtannal, kémiával is eredményesen foglalkozott. Csoportosítsd a felsorolt élõlényeket az általad kiválasztott tulajdonságuk alapján: levelibéka, kaméleon, papucsállatka, tölgyfa, zöldgyík, tulipán, nád, ponty, óriás amõba! Az élõvilág rendszerezésének elsõ próbálkozásai során az élõlényeket kiragadott, fõleg külsõleg megfigyelhetõ tulajdonságaik alapján rendszerezték. Ezt mesterséges rendszernek nevezzük. A biológiai rendszerezés alapegysége a faj (Species: Sp). Karl Linné, svéd természettudós javasolta, hogy a fajok kapjanak kettõs latin nevet. Ezt mind a mai napig használjuk, hiszen a latin név nemzetközi, így minden biológusnak azonos élõlényt jelent. A kettõs név egyben csoportosít is. A név elsõ tagja a nemzetséget (nem), vagyis azt a csoportot jelenti, amelyhez az élõlény tartozik, a második tagja pedig a nemzetségen belüli adott fajt jelöli. Homo habilis ügyes ember Homo erectus egyenes ember Homo sapiens bölcs ember Homo heidelbergensis heidelbergi ember nemzetség faj név faj nemzetség A magyar megnevezés is használja a kettõs nevezéktant, de a nem és a faji jellemzõ fordított sorrendben követi egymást. A kettõs latin név használatával már csoportosítunk, de szükséges nagyobb egységeket is létrehozni. A Linné által javasolt rendszertani kategóriák mai egységei a következõk: Faj feletti rendszertani kategóriák (példával) ORSZÁG TÖRZS OSZTÁLY REND CSALÁD NEMZETSÉG FAJ Állatok Gerincesek Emlõsök Fõemlõsök Emberfélék Homo/emberek sapiens/bölcs ember Faj alatti rendszertani kategóriák alfaj: természetben létrejött csoport a fajon belül, változat, forma (eltérés). Egy alfaj a faj egyedeinek környezethez való alkalmazkodása során alakulhat ki. Az elterjedés következtében más hatások, környezeti tényezõk befolyásolhatják az egyedek fejlõdését, amihez az élõlények alkalmazkodhatnak, ezzel megváltozhatnak. (11.1.) 11.1. Két alfaj elterjedési területe (a kormos és a dolmányos varjú) dolmányos varjú kormos varjú Északi-tenger Földközi-tenger i - t B a l t g e r e n
12 BEVEZETÉS. VÍRUSOK, PROKARIÓTÁK. ALACSONYABBRENDÛ EUKARIÓTÁK 12.1. A házigalamb néhány fajtája Rassz: földrajzilag jól elkülöníthetõ csoport a fajon belül, rendszertanilag megfelel az alfajnak. Fajta: az ember által kialakított csoport a fajon belül. Pl.: racka juh, jonatán alma. A tudomány fejlõdésével az ember egyre jobban képes befolyásolni az élõvilágot. Mindennapos gyakorlat, hogy a növénytermesztõk és állattenyésztõk a fajon belül különbözõ módosulásokat, fajtákat alakítanak ki. (12.1.) Ma közel 2 millió fajt ismer a biológia tudománya, de a feltételezések szerint ennél jóval több él a Földön. A rendkívüli mértékben megnõtt óriási ismerethalmaz kezelésére a külsõ jegyek alapján rendszerezõ mesterséges rendszerek már alkalmatlanok, ezért azokat csak egy-egy részterületen (pl.: élelmiszer- és takarmánynövények stb.) használják. Milyen nehézségek, gondok jelentkezhetnek a mesterséges rendszer használata során? A fejlõdéstörténeti (természetes) rendszer a fajokat a származásuk, rokonságuk alapján 12.2. Õsmaradvány borostyánkõben csoportosítja. A rendszer felhasználja az élõvilág evolúciójáról, fejlõdésérõl megszerzett ismereteket is. Az élõlények, a fajok változnak, új fajok különülnek el, általában bonyolultabbá válnak, mások kipusztulnak. A földkéregben megtalált leletek (lenyomatok, kövületek) vizsgálatából és a mai élõlények alaktani, biokémiai sajátságaiból következtethetünk a lezajlott változásokra, a rokonságra, a leszármazásra. Lelet: az élõlény megkövesedett maradványa vagy negatív mintája a földkéregben. (12.2.) Lenyomat: az élõlény külsõ formájának megszilárdult nyoma a földkéregben (üledékes kõzetekben). (12.3.) Kövület: az élõlény szilárd szöveteinek, ellenálló részeinek megkövesedett maradványa a földkéregben. Az 1800-as évek közepéig a tudósok azt hitték, hogy a fajok nem változnak. A földkéregbõl elõkerülõ leletek tanúsága alapján azonban mindinkább tarthatatlanná vált ez az álláspont. 12.3. Medúza lenyomata
A RENDSZEREZÉS ALAPJAI 13 13.1. Lamarck és Darwin 13.2. Darwin lejáratására készített korai karikatúra. A fajok eredete c. könyvet a hóna alatt tartó Darwin és a síró gorilla az Állatkínzás megakadályozására alakult társaság ajtaja elõtt áll J. B. Lamarck (1744 1829) francia természettudós (13.1.) elsõként vetette el a fajok állandóságának elvét. Elképzelése szerint a fajok azért változnak, mert az élõlényeket befolyásolja a környezet. Az egyed alkalmazkodik a megváltozott viszonyokhoz, így átalakul. (Pl. a zsiráf nyaka azért nyúlt meg, mert nyújtózkodni kellett a falevélért.) Az egyedi élet során szerzett tulajdonságokat azonban az élõlények nem képesek örökíteni utódaikra, így az elképzelése hibás volt. Charles Darwin (1809 1882) angol természettudós (13.1.) adta meg a fajok változásának, az élõvilág evolúciójának lényegében ma is tudományos érvényû magyarázatát. Öt éves Föld körüli útján tanulmányozta a kontinensek élõvilágát és a megtalált kövületeket. Számtalan feljegyzését, rajzát jelentette meg az Egy természettudós utazásai a Föld körül címû könyvében 1839-ben. Húsz évvel késõbb jelent meg korszakalkotó munkája: A fajok eredete. A fajok megváltozásának okát abban látta, hogy a létért való küzdelemben a gyengék elpusztulnak, szelektálódnak, az erõsek életben maradnak és továbbszaporodnak. Így a faj fennmarad, de a tulajdonságok megváltoznak és öröklõdnek. Késõbb megjelent könyveiben (1871: Az ember származása és az ivari kiválasztás; 1872: Az érzelmek kifejezése az embernél és az állatoknál) az ember evolúciójáról is kifejtette az akkori társadalmat megrázó véleményét (13.2.). Elképzelései új alapokra helyezték a biológiai tudományok egész sorát. A fejlõdéstörténeti rendszerben is a faj a rendszerezés alapegysége, a közös származású, külsõ alakjukban és belsõ felépítésükben csaknem teljesen megegyezõ, önmagukhoz hasonló termékeny utódokat létrehozó egyedek összessége. A fajmeghatározás lényeges eleme a termékeny utódok létrehozásának képessége. Figyeld meg az egyes rendszertani kategóriákban található élõlényeket! Mit állapíthatsz meg a tulajdonságaikról? Egy új faj felfedezésekor az élõlény felépítésének vizsgálata mellett miért kell megvizsgálni a leleteket, az õsök tulajdonságait is a besorolása során? A mai rendszerekbe besoroljuk a már kihalt, ismert fajokat is. Miért? ELLENÕRIZD TUDÁSOD! 1. Mi a különbség a faj és a fajta között? 2. Miért helytelen biológiai szempontból is a fajüldözés kifejezés a mai emberre nézve? 3. Miért szolgáltatnak bizonyítékot a leletek az evolúcióról? 4. Miért volt jelentõs Linné munkássága a biológia tudománya számára? 5. Milyen szempontok figyelembevételével készülhet egy fejlõdéstörténeti rendszer?
14 BEVEZETÉS. VÍRUSOK, PROKARIÓTÁK. ALACSONYABBRENDÛ EUKARIÓTÁK A BIOLÓGIAI SZERVEZÕDÉS Ha egy fajra gondolunk, egy adott élõlényt, egyedet képzelünk magunk elé. A faj egyedek formájában létezik. Az egyed a biológiai szervezõdés egysége, mely a környezetétõl jól elhatárolható, a másiktól különálló formában létezik, vagyis az élõvilág szerkezeti és mûködési alapja. Az egy fajhoz tartozó egyedek csoportokban élnek, hiszen elterjedési területük nem engedi meg, hogy a faj minden egyede találkozzon. Azok, amelyek találkozhatnak egymással, akár szaporodhatnak is. A tényleges szaporodási közösséget alkotó egyedek összességét népességnek (populáció) nevezzük. A különbözõ fajok populációi egy idõben egy helyen együtt élnek, társulást (biocönozis) alkotnak. Szoros kapcsolatban vannak az élõhellyel (biotóp), amely azon élõ és élettelen tényezõk összessége, melyek biztosítják a társulás életfeltételeit. Az együttélés közben az egyedek, populációk hatnak egymásra és az élettelen környezetre is. A társulások a Földön egymás mellett helyezkednek el. Ezen életformák meghatározott, az éghajlati öveknek, az azokban meglévõ csapadék-, hõmérsékleti és fényviszonyoknak megfelelõ, egész kontinensekre, óceánokra kiterjedõ elrendezõdése a biom. Az övezetes elhelyezkedés a vízszintes mellett függõleges irányú is lehet, hiszen a hegyen felfelé is változnak az éghajlati tényezõk. A mérsékelt égöv egyik jellegzetes biomja például a lombos erdõ, melyhez Magyarország jelentõs területei is tartoznak. (14.1.) 14.1. Molekuláktól a bioszféráig a szervezõdési szintek 14.2. Az élõ rendszerek elõfordulása A bioszféra szó kettõs értelmû. Eredetileg a földi élet színterét jelenti. A másik jelentésében Földünk legteljesebb szervezõdési szintje, melybe a kéregben, a földfelszínen, a levegõben és a vízben élõ egyedek összessége tartozik. Kiterjedése a tengerszint alatt, illetve a tengerszint felett körülbelül 9000 méterig figyelhetõ meg. (14.2.) molekula bioszféra biom sejtalkotó társulás szerv sejt szövet szervezet egyed populáció Populáció (népesség): az egy fajhoz tartozó azon egyedek összessége, melyek tényleges szaporodási közösséget alkotnak. Társulás (biocönózis): az egy idõben, egy helyen együtt élõ populációk összessége. Biom: a társulások zonálisan elhelyezkedõ, egész kontinensekre kiterjedõ sora. Bioszféra: a legmagasabb ökológiai rendszer, a földkéregnek, a vízburoknak és a levegõnek az a része, ahol az élet létezik.
A BIOLÓGIAI SZERVEZÕDÉS 15 Egysejtû Többsejtû Többsejtû vízi élõlény vízi élõlény szárazföldi élõlény Egyed feletti szervezõdési szintek Az egyed Egyed alatti szervezõdési szintek bioszféra a vízi élõlények a vízi élõlények a szárazföldi élõlények biom partmenti vizek gyökerezõ hínárosok lombos erdõ biocönózis (társulás) tündérrózsa-hínáros cseres-tölgyes populáció (népesség) likacsoshéjúak fehér tündérrózsák erdei egerek EGYED likacsoshéjú (sejt v. szervezet) (egysejtû *) fehér tündérrózsa szervrendszer a légzés szervrendszere szövet szállítószövet porcszövet 15.1. Egy szervezet és egy egysejtû létének szervezõdési szintjei. Mire utal a csillag? erdei egér szerv levél légcsõ sejt * rostasejt porcsejt Az egyedben is megfigyelhetõk szervezõdési szintek. Az egyed lehet szervezet, ha olyan többsejtû élõlényrõl van szó, melyben a sejtek együttmûködve alkotnak élõlényt. A szervezeten belül szervrendszert alkothatnak a szervek. A szerv valamilyen feladatra szervezõdött sejtek összessége, többnyire szövetekbõl épül fel, míg a szövetek sejtekbõl állnak. Az egysejtû élõlények esetében természetesen az egyed maga a sejt. Ezeknél nincs szövet, szerv és szervrendszer. A 15.1. ábrán látható a szervezõdési szintek összehasonlító táblázata. Válassz ki egy lakóhelyed környékén található élõlényt! Sorolj fel olyan fajokat, amelyekkel közösen populációt, társulást, biomot alkot! Milyen élõlényekkel tartozik a bioszférába? A sejten belül találunk sejtalkotókat (például a citoplazma, a mitokondrium stb.), melyek újabb szervezõdési szintet alakítanak ki, ezek azonban önálló életre ma már képtelenek. Szervrendszer: meghatározott szervek együttmûködése adott cél érdekében (állatokban). Szerv: különbözõ sejtek (általában) szövetek együttmûködése meghatározott mûködés érdekében. Szövet: hasonló alakú és azonos mûködésû sejtek összessége. Sejt: az élõvilág legkisebb önálló életre képes egysége. Az élõlények alaki és mûködési egysége. A fenti egységek az élõvilág szervezõdésében egymásra hierarchikusan felépülõ szervezõdési szinteket jelentenek. A magasabb szervezettségûek az alacsonyabb szinteket magukba foglalják, kapcsolatuk kölcsönös. Azonban minden szintre külön sajátos jelenségek és törvényszerûségek a jellemzõk, nem egyszerûen a részeknek, az alacsonyabb szinteknek összetételei. ELLENÕRIZD TUDÁSOD! 1. Mi a különbség a rendszerezés és a szervezõdés között a biológia tudományában? 2. Mi a különbség a faj és a populáció között? 3. Miért a sejt a legkisebb önálló életre képes egység az élõvilágban, és miért nem a sejtalkotók? 4. Van-e minden faj szervezõdésében szervrendszer? Miért? 5. Miért nem lehetséges, hogy az alacsonyabb szervezõdési szintek egyszerû összetételeként alakul ki a magasabb szervezõdési szint?
16 BEVEZETÉS. VÍRUSOK, PROKARIÓTÁK. ALACSONYABBRENDÛ EUKARIÓTÁK AZ ÉLÕLÉNYEK VIZSGÁLATA ÉS CSOPORTOSÍTÁSUK A BIOLÓGIAI KUTATÁS A biológiai kutatás, mint minden kutatási forma, módszertani láncolat. Az élõlény vagy élõlénycsoport megfigyelésével kezdõdik. Az alkalmazott módszert, a megfigyeléseket, a kapott eredményeket pontos jegyzõkönyvben kell rögzíteni. A tapasztalatokat célszerû összehasonlítani más eredményekkel. Kísérletek végzésekor ügyelni kell arra, hogy a vizsgálat csak egy tényezõ megváltoztatására irányuljon. Egyúttal biztosítani kell az ellenõrzés lehetõségét. A vizsgálatokhoz a biológus gyakran alkalmaz modellt. A modell olyan eszköz, mely a valóságot leegyszerûsíti, de annak leglényegesebb részleteit tartalmazza. Segítségével szimulálhatjuk, elõre jelezhetjük a változásokat. A kutató a megfigyelt, összehasonlított, pontosan rögzített, kísérlettel, szimulációval vagy modellel vizsgált jelenséget értékeli, értelmezi, elemzi, összeveti a szakirodalomban megtalálható eredményekkel, majd megfogalmazza saját tudományos véleményét. A kutatás a publikálással zárul, vagyis az eredményeket ismertetni kell a tudományos világgal. 16.1. Fehérje röntgendiffrakciós képe A kutatás eszközei mindig tükrözik az adott kort. A fizika és a kémia fejlõdése, korszerû módszerei a biológiai kutatások eredményességét is javították. A kémiai analízis (mennyiségi és minõségi elemzés) az élõlényeket felépítõ molekulák mennyiségét, azok összetételét vizsgálja. A röntgendiffrakció lényege, hogy a röntgensugaraknak a részecskéken történõ szóródása alapján következtethetünk a molekulák felépítésére, szerkezetére (16.1.). Az ultrahang és a röntgensugár az élõlények belsõ szerveinek vizsgálatát segítette elõ. A különbözõ kromatográfiák (gél-, vékonyréteg-, papírkromatográfia) elõsegítették az anyagok egyre tökéletesebb elválasztását (16.2.). A kromatográfia azon alapszik, hogy az anyagok különbözõ tulajdonságaikból eredõen egy mozdulatlan rendszerben, a hordozóban (gél, papír stb.) eltérõen mozognak. Az elválasztás hatékonyságát fokozza az elektromosság felhasználása, ez a módszer a molekulákat töltéseiknek megfelelõen elválasztó elektroforézis. A radioaktivitás segít a kormeghatározásban, és forradalmasította az anyagcsere-folyamatok vizsgálatát. 16.2. Kromatográfia (egy moszatsejt fotoszintézise során keletkezett anyagok szétválasztása)
AZ ÉLÕLÉNYEK VIZSGÁLATA ÉS CSOPORTOSÍTÁSUK 17 FÉNYMIKROSZKÓP FÉNYMIKROSZKÓP okulár tubus mikro- és makrobeállító ELEKTRONMIKROSZKÓP katódcsõ tárgy elektronágyú elektronnyaláb tárgyasztal objektív mágneses lencsék kép 17.1. A Robert Hook által továbbfejlesztett Antony van Leeuwenhoek-féle mikroszkóp és a mai mikroszkópok két alaptípusa tükör A mikroszkóp (17.1.) az egyik legrégebbi, egyben legalapvetõbb eszköze a biológiai vizsgálatoknak. Anton van Leeuwenhoek (1632 1723) készítette az elsõ valóban nagy (300-szoros) nagyítású mikroszkópot. A fénymikroszkóp fejlõdésével ma már az elméleti határértéknek tekinthetõ 0,1 µm-es felbontás is elérhetõ. A fénymikroszkóp különbözõ változatai: ultramikroszkóp [Zsigmondi Richárd (1865 1929)], fáziskontraszt-, polarizációs, fluoreszcencia- és ultraibolya-mikroszkóp. A fénymikroszkópos vizsgálatoknak az az alapelve, hogy a készítmény egyes részletei akkor különböztethetõk meg, ha az egyes részletekrõl eltérõ fénysugarak érkezését érzékeljük. Ennek okozója lehet fényelnyelési, fénytörési, fényvisszaverõdési különbség. E mikroszkóptípusokról többet tudhatsz meg a kiegészítõ kötetben. A fejlõdésben újabb nagy lépést jelentett az elektronmikroszkóp kifejlesztése (1931, E. A. R. Ruska), amely az elektronok segítségével már nanométeres vagy annál kisebb részleteket is elkülöníthet. Változata, a pásztázó (scanning) elektronmikroszkóp, térbeli képet készít a tárgyról (17.2.). Jelenleg a legnagyobb újdonság, ezért a legnagyobb távlatokat nyújtó lehetõség a biológiában a számítógép. A feldolgozható adatok menynyisége, a gép által elvégzett adatértékelés minõsége új távlatokat nyit a biológusok elõtt. Ne feledjük azonban, hogy minden módszert az ember használ és irányít! (17.3.) 17.2. Térhatású (scanning) elektronmikroszkópos kép: baktériumokat bekebelezõ fehérvérsejt 17.3. Számítógéppel készített molekulaszerkezeti kép a vér hemoglobinjáról és egy enzimrõl (lizozim)
18 BEVEZETÉS. VÍRUSOK, PROKARIÓTÁK. ALACSONYABBRENDÛ EUKARIÓTÁK 1 mm 18.1. Egy prokarióta és egy eukarióta sejt AZ ÉLÕVILÁG CSOPORTJAI 10 mm A származást figyelembe vevõ fejlõdéstörténeti rendszerek megalkotói mind a mai napig vitáznak az élõvilág megfelelõ csoportosításáról. A hajdani növényvilág (flora) és állatvilág (fauna) felosztás a ma tudománya szerint már nem tartható. A sejtek pontosabb megismerésével a prokariótaeukarióta jellegek (18.1.) feltárása szükségszerûen megváltoztatta az osztályozást. Ez alapján két alapvetõ csoportot különböztetünk meg. Prokarióta (pro = elõtti; karion = mag): olyan sejt vagy élõlény, melynél a sejt nem tartalmaz elkülönült sejtmagot. Eukarióta (eu = valódi; karion = mag): olyan sejt vagy élõlény, melynél a sejt tartalmaz elkülönült sejtmagot, önálló belsõ membránrendszere (maghártya, ER, mitokondrium stb.) van. A prokarióták közé a baktériumok tartoznak. A másik, az eukarióta szervezõdésû csoportot a sejtalaktani, a biokémiai ismeretek, a megismert anyagcsere-folyamatok, a genetika és a fejlõdésbiológia alapján további csoportokba sorolhatjuk. Az élõvilág csoportjainak kialakításában mára a rendszerezõk jól elkülönítik a prokariótákat és a többsejtû eukarióta növények, állatok és gombák országát. A közöttük lévõ egysejtû eukarióta élõlények viszont nem választhatók el néhány többsejtûtõl, ezeket származásuk alapján azonos törzsbe kell sorolni. A problémák feloldására több megoldási javaslat is született. Az egyik Lynn Margulis (1938 ) ötbirodalmas rendszere, melyet R. H. Whittaker (1924 1980) elképzeléseit továbbfejlesztve alakított ki. A vizes közegben élõ sem növények, sem gombák, sem állatok igen változatos csoportját protoctisztának nevezte el. Ide sorolta az eukarióta egysejtûeket, de az alacsony fejlettségû többsejtûeket is. Tom Cavalier-Smith a XX. század végén további csoportokat hozott létre. A protoctiszták közül a zöld- és a vörösmoszatokat a növények közé, a sárgás és barna színanyagúakat egy maga alkotta Növényszerûek (Chromista) országába sorolta, míg a heterotróf táplálkozásúak közül a fejlettebbeket az Eukarióta egysejtûek (Protozoa), a fejletlenebbeket az Õseukarióták (Archeozoa) országába sorolta be. E helyen Lynn Margulis rendszerét követve az eukariótákat négy részre, birodalomra osztjuk: az alacsonyabbrendû eukariótákra (protoctisztákra), a növényekre, a gombákra és az állatokra. Alacsonyabbrendû eukarióták (Protoctiszták): eukarióta egysejtûeket és önálló élõlényt alkotó sejtcsoportokat (sejttársulás, esetleg telepes szervezõdésûek) tartalmazó országa az élõvilágnak (proto = elsõ, ctista = létrehozott elsõként létrehozott ). Közöttük vannak ostoros, állábas, csillós egysejtûek, régebben a gombához sorolt egysejtû vagy többsejtû élõlények, moszatsejtek, sõt akár nagyméretû tengeri moszatok is. A két részbõl álló ötbirodalmas rendszer a mai ismereteket felhasználva igyekszik tükrözni az elképzelt evolúciós változásokat. A baktériumok mint az elsõ elterjedõ élõlények sokféle formára ágaztak: különbözõ színûek, változatos alakúak és táplálkozásúak voltak. A nagy formagazdagság lehetõvé tette, hogy megjelenjenek a sejtmagvas, belsõ membránszervecskékkel rendelkezõ eukarióta egysejtûek. Ezek egyes képviselõibõl különülhettek el a protoctiszták többsejtû élõlényei, melyek továbbdifferenciálódtak a növényekre, az állatokra és a gombákra. (18.2.) 18.2. Az élõvilág csoportjai NÖVÉNYEK GOMBÁK alacsonyabbrendû eukarióták (PROTOCTISZTÁK) sejtmag nélküli egysejtûek (PROKARIÓTÁK) ÁLLATOK
AZ ÉLÕLÉNYEK VIZSGÁLATA ÉS CSOPORTOSÍTÁSUK 19 zárvatermôk magvas növények nyitvatermôk harasztok GOMBÁK puhatestûek fonalférgek laposférgek ízeltlábúak gerincesek gyûrûsférgek fejgerinchúrosok elõgerinchúrosok NÖVÉNYEK mohák csalánozók szivacsok tüskésbõrûek ÁLLATOK vörösmoszatok zöld színtestûek zöldmoszatok galléros ostorosok petespórás gombák barnamoszatok kovamoszatok barázdásmoszatok csillósok nyálkagombák ÁLLÁBASOK ALACSONYABBRENDÛ EUKARIÓTÁK (PROTOCTISZTÁK) õsi ostorosok OSTOROSOK PROKARIÓTÁK valódi baktériumok mai baktériumok kékbaktériumok õsi prokarióta õsbaktériumok 19.1. Az élõvilág törzsfája A törzsfa az élõlények származási kapcsolatainak bemutatására törekszik. Bár nagyon sok ismeret gyûlt össze az élõvilágról, mégis hiszen nem ismerjük pontosan a hajdani változásokat nagyon sok a bizonytalanság. A törzsfa igyekszik bemutatni az élõlények rokonsági viszonyait, leszármazásukat. (19.1.) Az evolúció során egy élõlénycsoportból két vagy több eltérõ csoport is kialakulhat. Ekkor mondjuk, hogy a közös õsbõl párhuzamosan fejlõdnek az élõlények. Amennyiben egy csoportból nem fejlõdik ki új, az elõzõtõl elkülönülõ típus, akkor a fejlõdésben megrekedteket az evolúció oldalágának nevezzük. Figyeld meg, hogyan jelzi a törzsfa az élõlények párhuzamos fejlõdését, mibõl láthatod, hogy a csoport az evolúció oldalága, hol találsz közös õst! Keress mindegyikre példát a törzsfán! ELLENÕRIZD TUDÁSOD! 1. Mi segíti elõ a biológia tudományának egyre gyorsuló fejlõdését? 2. Miért használhatók a biológiai kutatásokban a kémiai módszerek? 3. Gondold végig, mire lehetne használni a számítógépet a biológiai kutatásokban! 4. Mi okozza, hogy az egyik kutató az egyik, a másik kutató a másik csoportba osztja ugyanazt a törzset, osztályt? 5. Miért van sok bizonytalanság még ma is a rendszerezésben? 6. Mit jelent: az evolúció oldalága, a párhuzamosan fejlõdés, a közös õs?