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Die Hierarchie der acht wichtigsten taxonomischen Ränge. EIN Sex enthält eine oder mehrere Arten. Zwischenränge werden nicht angezeigt.

EIN nett ist in der Biologie ein elementarer taxonomischer Rang in der Klassifizierung der lebenden Natur (Taxonomie). Eine gängige Definition ist, dass eine Art alle Individuen umfasst, die sich unter natürlichen Bedingungen (dh ohne menschliches Eingreifen) fortpflanzen und dadurch fruchtbare Nachkommen hervorbringen können.[1] Die Individuen innerhalb einer Art zeigen morphologisch und genetisch Ähnlichkeiten. Innerhalb einer Art kann es aber auch Unterschiede geben (natürliche Variation) existieren, wie Farbvarianten.

Arten sind immer in a Sex platziert und kann unterteilt werden in Unterart und steck es wieder ein Sorten.

Wenn man von einer Art spricht, ist dies zum Teil willkürlich, da Experten diesbezüglich unterschiedlicher Meinung sein können. Außer morphologisch und anatomisch Merkmale werden auch andere Merkmale verwendet, um die Verwandtschaft zu bestimmen, wie z Aminosäure-Auftrag im Protein oder der Base-Auftrag im DNA und RNA im Kern, Mitochondrium und Plastiden. Die Ribosomen in der Zytoplasma enthalten auch RNA.

Historische Entwicklung des Artenbegriffs

Bis ca. 1800

In den frühesten wissenschaftlichen Arbeiten war eine Art einfach ein Individuum, das eine Gruppe nahezu identischer Organismen repräsentierte, die sich von anderen Organismen in einem oder mehreren Merkmalen unterschieden; Gruppenmerkmale wurden nicht explizit gemacht.

John Ray war 1686 der erste Biologe, der in seiner Plantarum Geschichte, eine praktikable Definition von Konzept 'freundlich' formuliert:

Über die verschiedenen Pflanzenarten (wie sie sie nennen)

Um die Anzahl der Pflanzen zu bestimmen und sie richtig zu klassifizieren, ist es notwendig, nach einer Eigenschaft zu suchen, die ein Unterscheidungsmerkmal von Arten (wie sie es nennen) ist. Aber obwohl wir lange und hart danach gesucht haben, ist keiner sicherer als der Eigenschaften, die durch den Samen vermehrt werden. In welcher Weise auch immer Unterschiede aus denselben Samenkörner erscheinen, sei es bei einem Individuum oder bei einer Pflanzenart, diese sind zufällig und nicht artbestimmend. Denn sie reproduzieren ihre Eigenschaften nicht aus dem Samen. ...

Denn diejenigen, die sich in Unterscheidungsmerkmalen unterscheiden, behalten immer diese Unterscheidungsmerkmale, und diese stammen nicht aus dem Samen des anderen oder umgekehrt.[2]

Dieses Konzept geht davon aus, dass eine Art eine Einheit ist, deren charakteristische Merkmale bei der Fortpflanzung in derselben Gestalt wieder auftauchen. Ray sagt nichts darüber, ob al kreuzbar dieser Arten und ob sie bei Kreuzung fruchtbare Nachkommen hervorbringen.

Carl von Linné
(1707 - 1778)

In dem Achtzehntes Jahrhundert platziert Linné Organismen in einem auf der Form basierenden Schema (bei Pflanzen zunächst das ihrer Fortpflanzungsorgane). Obwohl er Organismen nach Formähnlichkeit klassifizierte, postuliert Er hat noch keine Verwandtschaft zwischen ähnlichen Arten. Der Ansatz war idealistisch: von jeder Art gibt es eine "Idealform". Obwohl es immer (wenn auch kleine) Unterschiede zwischen Individuen gibt, betrachtete Linnaeus diese Variation als problematisch. Er bemühte sich, Individuen zu finden, von denen er glaubte, dass sie typisch für die Art waren. Er fand Kopien, die dem Standard nicht entsprachen, als abweichend und unvollkommen.

Im 18. Jahrhundert glaubte man noch immer, dass es keine gemeinsamen Vorfahren gab, so ähnlich manche Organismen auch sein mögen; jede Art war in sich geschlossen erstellt durch Gott, eine Ansicht, die heutzutage Kreationismus wird genannt.

Gegen die neunzehntes Jahrhundert Die meisten Biologen hatten erkannt, dass sich Arten im Laufe der Zeit verändern können und dass die Boden existierte lange genug, um wesentliche Änderungen zu ermöglichen. Das Problem verlagerte sich jetzt mehr auf Wie könnte sich irgendwie ändern im Laufe der Zeit. Lamarck schlug vor, dass ein Organismus ein erworbenes Merkmal an die nächste Generation weitergeben könnte. Nehmen wir zum Beispiel an, ein Tier streckt seinen Hals immer wieder, um höhere Blätter eines Baumes zu erreichen: Je länger es sich dadurch entwickelt hat, wäre dann entsprechend seiner Theorie kann an die Nachwelt weitergegeben werden. Dieses bekannte und vereinfachte Beispiel wird der Tiefe und Subtilität von Lamarcks diesbezüglichen Ideen nicht gerecht.

Lamarck und Darwin

Lamarcks wichtigste Erkenntnis war vielleicht, dass Arten Veränderungen unterliegen; seine Arbeit von 1809, Zoologische Philosophie, enthält eine der ersten logischen Entlarvungen des Kreationismus. Nach dem Charles Darwin auf der Bühne erschienen, waren Lamarcks Theorien vergessen. Erst im späten 20. Jahrhundert wurden seine Ideen erneut untersucht und fanden einen Platz in der modernen Theorie der adaptive Strahlung. Darüber hinaus wurde seit den 1990er Jahren immer deutlicher, dass sogenannte epigenetisch Prozesse können die Struktur der DNA eines Organismus im Laufe seines Lebens verändern. Also um die Jahrhundertwende DNA-Methylierung entdeckt, ein Prozess, durch den bestimmte Stoffe nachweislich die DNA von menschliche Körperzellen kann wechseln.

Darwin und Alfred Wallace schlug die vor Evolutionstheorie die die Grundlage für die moderne Biologie bildet. Laut Darwin sind sie die Bevölkerungen die sich entwickeln, nicht die Individuen. Seine Argumentation beruht auf einer Ansicht, die für Linnaeus radikal neu war: Anstatt Arten durch eine ideale Form zu definieren und nach einem Beispiel für dieses Ideal zu suchen, betrachtete Darwin die Variation zwischen Individuen als eine natürliche Tatsache. Er argumentierte weiter, dass eine solche Variation eher eine gute Sache für die Bevölkerung sei als ein lästiges und problematisches Phänomen.

Auf den Spuren von Thomas Malthus Er argumentierte, dass eine Population dazu neigt, größer zu werden, als ihre Ressourcen erlauben, und dass einige Individuen ohne sich fortpflanzen. Darwin argumentierte, dass die Organismen, die ohne Fortpflanzung sterben, für den „Kampf ums Dasein“ weniger gerüstet sind und dass Organismen, die in einem bestimmten Umfeld wissen, wie man reproduziert, normalerweise auch die am besten angepasst (am fittesten) sind für diese Umgebung. Unterschiede zwischen den Mitgliedern einer Art sind wichtig, weil unterschiedliche und sich verändernde Lebensräume unterschiedliche Anforderungen stellen. So gibt es trotz Linné keine "Idealform"; Ob eine Form zufriedenstellend ist oder nicht, hängt vom Kontext des Lebensumfelds ab.

Überlebende Organismen einer bestimmten Art geben nicht erworben, Aber ihre vererbt Eigenschaften für die Nachwelt. Dabei bestimmt es Umgebung welche Organismen einer bestimmten Art die Möglichkeit haben, sich fortpflanzen, und damit welche Eigenschaften der Art erhalten bleiben oder werden vererbt. Diese Tatsache ist das Prinzip von Darwins Theorie der 'Evolution durch natürliche Selektion'. In einem Population zum Beispiel haben einige Tiere längere Hälse und einige kürzere Hälse. ich falle Blätter groß werden die kurzhalsigen Tiere sterben; die mit langen Hälsen gedeihen. Solche Prozesse lassen sich nun leicht bei der Entstehung von beständig bakteriellStämme. Die Entwicklung der Genetik hat viele Jahre nach Darwin gezeigt, durch welche Mechanismen Variabilität innerhalb der Art und wie diese Eigenschaften von Generation zu Generation weitergegeben werden.

Das organische Theorie Die Evolution von Arten durch natürliche Selektion hat wichtige Konsequenzen, die das Artenverständnis und die zugrunde liegenden Annahmen des taxonomischen Systems von Linné grundlegend untergraben. Alle lebenden und erforschten Organismen teilen jetzt denselben genetischen Code (das DNA-Molekül), was darauf hindeutet, dass sie von einem gemeinsamen abstammen Erzelternwie Darwin schon Darwin postuliert.[3][4][5]Infolgedessen sind Arten keine homogenen, festen und unveränderlichen Gruppen mehr; alle Mitglieder einer Art sind verschieden und mit dem Zeit Arten ändern. Arten lassen sich dann nicht mehr eindeutig abgrenzen, sondern sind nur noch eine durchschnittlich einer ständig wechselnden Serie Genfrequenzen. Das System von Linnaeus kann immer noch verwendet werden, um Einzelpersonen in Gruppen zu gruppieren, aber diese Gruppen sind nicht mehr dauerhaft und unveränderlich.

Die Entstehung einer neuen Art aus einer Abstammungslinie wird als . bezeichnet Artbildungsprozess. Dieser Prozess verläuft in der Regel in kleinen Schritten, es gibt keine klare Linie, die eine angestammte Art von einer Nachkommenart abgrenzt.

Die Klassifizierung der Arten wurde durch den technologischen Fortschritt radikal verändert, so dass es möglich ist, Verwandtschaft in Bezug auf genetische Ähnlichkeit zu definieren. Diese molekulargenetische Forschung zur DNA hat zu einem echten Umbruch geführt, der große Teile der Stammbaum. Ein gutes Beispiel dafür ist der Stammbaum der Vögel die sich seit den 1990er Jahren stark verändert hat.

Das derzeitige wissenschaftliche Verständnis von Arten erlaubt nicht in allen Fällen eine eindeutige Unterscheidung zwischen Arten. Dennoch suchen Biologen weiterhin nach Wegen, um taxonomisch Arten zu unterscheiden.

Ausführlichere Diskussion

Verschiedene Definitionen

Der Artenbegriff ist einer der zentralen Begriffe der Biologie und vieler verwandter Fächer. Trotzdem ist es nicht scharf definiert und wird diskutiert. Es gibt folgende Möglichkeiten, eine Art zu definieren:

  • Das morphologische Arten. Eine morphologische Art ist eine Ansammlung von Organismen, die eine ähnliche, spezifische Form haben. Beispielsweise unterscheidet man a Anzeige von a Hähnchen weil sie (unter anderem) anders geformt sind Schnäbel und die Ente hat Schwimmhäute. Auf diese Weise waren Arten bereits in der Vorgeschichte, vor Beginn der schriftlichen Geschichte, mündlich definiert. Der Ausgangspunkt ist, dass die Formbeziehung eine Blutsverwandtschaft anzeigt, um gemeinsame Vorfahren zu haben. Obwohl das morphologische Artenkonzept vor allem in den especially Paläontologie und in Botanik, das am häufigsten verwendete und manchmal das einzige Konzept.
  • Das biologische Arten. Eine biologische Art ist eine Ansammlung von Organismen, die unter natürlichen Bedingungen sexuelle Fortpflanzung und fruchtbare Nachkommen hervorbringen. Dies ist normalerweise die nützlichste Definition für das Leben Wirbeltiere, wie Säugetiere, Angeln und Vögel. Die Definition gilt jedoch nicht für Organismen die sich nicht sexuell fortpflanzen.
Zu unterscheiden ist zwischen der theoretischen Möglichkeit der gegenseitigen Vermehrung und dem tatsächlichen Auftreten des Gentransfers.
Zum Beispiel ist es möglich, Pferd jetzt sofort Esel kreuzen und Nachkommen (Maultiere oder Maultiere) zu bekommen. Pferde und Esel werden aus zwei Gründen nicht als eine Art betrachtet:
  1. Pferde und Esel kreuzen sich normalerweise nicht in freier Wildbahn und
  2. die Nachkommen sind sehr selten fruchtbar.
Das Hauptmerkmal einer biologischen Art ist, dass der Gentransfer innerhalb der Art stattfindet und es keinen signifikanten Gentransfer mit Gruppen außerhalb der Art gibt.
  • Das phylogenetische Arten. Eine phylogenetische oder evolutionäre Art ist die kleinstmögliche Ansammlung von Organismen, die einen gemeinsamen Vorfahren haben. Die Art hat eine Abstammung, die sich in Zeit und Ort von anderen Abstammungslinien unterscheidet. Irgendwann in der Geschichte einer solchen Abstammungslinie können divergierende Seitenlinien entstehen. Wenn eine Seitenlinie klar unterscheidbar ist, werden die beiden Abstammungslinien als zwei getrennte Populationen betrachtet und ansonsten als getrennte Arten angesehen. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Unterschied in der DNASequenzen der Grund, warum die Afrikaner Elefanten jetzt als zwei Arten verstanden werden.[6]

Es sind auch 20 weitere Definitionen möglich. Alle diese Definitionen sind als Annahmen (Hypothesen) über die evolutionäre Abstammung und Abgrenzbarkeit einer Ansammlung von Organismen zu betrachten. Sobald mehr Informationen verfügbar sind, muss die Stellungnahme möglicherweise überarbeitet werden. Fortschritte in den molekulargenetischen Forschungstechniken wurden und werden in den letzten Jahrzehnten gemacht, und eine große Menge neuer Informationen ist verfügbar geworden, um die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Arten zu beurteilen. Viele Populationen, die früher als getrennte Arten galten, werden heute als einer einzigen biologischen Gruppe zugehörig betrachtet, und viele Gruppen, die früher als eine Einheit angesehen wurden, werden nun aufgeteilt. Auf höheren Niveaus der Taxonomie die Unterschiede sind noch ausgeprägter.

Unterscheidung von Arten und Artbildungsprozess

Die Ideen des Evolutionsbiologen Ernst Mayr haben lange die Theorien über beeinflusst Artbildung. Für Mayr war die reproduktive Isolation durch geografische Barrieren wie Gebirgszüge, Meerengen und breite Flüsse unerlässlich (allopatrische Art). Außerdem unterschied er peripatrische Artbildung und parapatrische Art. Sympatrische Artbildung er betrachtete ihn mit Argwohn. Er warnte davor, die Bedeutung der molekulargenetischen Forschung für die Phylogenie zu überschätzen, die er als eine Form reduktionistischer Argumentation ansah.[7]

Bei der Definition einer Art wird die geografische Bedingungen natürlich nur wichtig, wenn sich die Populationen deutlich unterscheiden. Ein kleiner Unterschied könnte ausreichen, um eine neue Art zu definieren, vorausgesetzt, er ist klar und konsistent beobachtbar. In der Regel werden sehr kleine Unterschiede gemacht, zum Beispiel bezogen auf oder verursacht durch Unterschiede in differences Lage, aus zwei Gründen ignoriert: Praktikabilität der Klassifikation und genetische Ähnlichkeit. Wenn zwei Populationen so eng miteinander verwandt sind, dass sie nur durch dunkle und mikroskopische Unterschiede in der Morphologie oder durch eine einzige unterschieden werden können Basensubstitution in einer DNAAuftrag, dann wird der Nachweis einer Einschränkung des Gentransfers wohl kaum möglich sein.

Mögliche Kriterien zur Artenunterscheidung sind:

  • Es ist möglich, zwischen den beiden Gruppen zu unterscheiden quantitativ den Unterschied zuverlässig messen; es gibt keine überlappung. Einige Populationen können beispielsweise dickeres Fell, rauere Rinde, längere Ohren oder größere Samen haben als andere. Dieses Merkmal kann innerhalb einer Population etwas variieren, jedoch nicht so stark, dass sie sich überschneiden. Mit einem ausreichend großen Stichprobe, sind eindeutig zwei getrennte Gruppen zu identifizieren. Beachten Sie, dass sich dies auf „Populationen“ bezieht und nicht auf Einzelpersonen. Es ist möglich, dass eine kleine Anzahl außergewöhnlicher Individuen in einer Population die Regel nur verfehlt. Je geringer die Variabilität innerhalb einer Population und je größer die Variabilität zwischen den Populationen ist, desto stärker ist das Argument, dass dieser Unterschied signifikant ist.
  • Es ist möglich a qualitativ zwischen den Populationen unterscheiden; es gibt ein Merkmal, das nicht konstant variabel ist, sondern entweder vorhanden oder nicht vorhanden ist. Zum Beispiel eine charakteristische Form eines Samenspod, oder extra Schlagbolzen, oder ein bestimmtes Balzverhalten, oder eine deutlich unterschiedliche DNA-Sequenz. Biene Insekten die Unterschiede in der Form der Genitalien werden manchmal zur Klassifizierung von Arten herangezogen, da diese Form oft entscheidet, ob ein Gentransfer überhaupt stattfinden kann.

Manchmal kann ein einzelner Unterschied zwischen Arten nicht festgestellt werden und mehrere Merkmale müssen zusammen betrachtet werden. Dies ist insbesondere bei Pflanzen der Fall. In zwei Arten aus dem Myrtenfamilie (Myrtaceae) lässt sich beispielsweise nicht zuverlässig unterscheiden distinguished Corymbia ficifolia und Corymbia calophylla, aber auf Populationsebene kann man anhand der Blüten eine klare Unterscheidung zwischen den beiden Arten machen, Borke, Knospen, Anzahl der zu einer bestimmten Baumgröße gehörenden Blüten und die Form der Blätter und Früchte.

Wenn eine Kombination von Merkmalen verwendet wird, um zwischen zwei Populationen zu unterscheiden, muss man eine relativ kleine Anzahl von Merkmalen auswählen; wenn mehr als sechs benötigt werden, ist der genetische Unterschied zwischen den Populationen wahrscheinlich gering und wird wahrscheinlich auch in Zukunft nicht bestehen bleiben. Außerdem müssen die ausgewählten Merkmale voneinander unabhängig sein. Größe und Gewicht (Masse) sind zum Beispiel in der Regel eng miteinander verbunden und sollten daher als ein Merkmal betrachtet werden.

Grenzen zwischen den Arten

Hybridisierung

Oft gibt es ein Hybridisierungszone, eine Zone, in der die Arten mit Überlappung Vertriebsgebiete miteinander hybridisieren. Normalerweise enthält eine solche Hybridisierungszone Vertreter einer oder beider "reiner" Populationen sowie Hybriden der ersten Generation und Rückkreuzungen. Die Stärke der Barriere gegen die genetische Vermischung der reinen Gruppen kann mit der Breite der Hybridisierungszone im Verhältnis zum Spreizweite der beteiligten Organismen.

Einige Beispiele:

  • Die Spreizweite von a Eiche ist die Entfernung, die ein Vogel oder ein Eichhörnchen vernünftigerweise von diesem Baum entfernen kann.
  • Der Dispersionsabstand von numbats (Beutelameisenbär, Myrmecobius fasciatus) beträgt etwa 15 Kilometer, die Entfernung, die junge Numbats normalerweise zurücklegen, um ein neues Revier zu finden, wenn sie das Nest verlassen.

Je enger die Hybridisierungszone im Verhältnis zur Ausbreitungsentfernung ist, desto weniger Gentransfer findet zwischen Populationen statt und desto wahrscheinlicher folgen sie weiterhin getrennten Evolutionspfaden. Dennoch kann es sehr schwierig sein, die Zukunft in Bezug auf eine Hybridisierungszone vorherzusagen; Die Entscheidung, ob die hybridisierenden Populationen als eine oder zwei Arten betrachtet werden sollten, ist schwierig und möglicherweise umstritten.

klinisch

Die Populationsvariation kann auch „klinisch“ sein: An den äußersten Enden (z. B. Norden und Süden) des geografischen Bereichs unterscheiden sich „durchschnittliche Individuen“ deutlich voneinander, aber der Übergang zwischen ihnen im Bereich ist sehr allmählich.

Beispiele:

  • Nordaustralien Koala's sind merklich kleiner und heller als die im Süden, aber es gibt keine klare Grenze: Je weiter südlich ein Koala gefunden wird, desto größer und dunkler wird er im Durchschnitt; Koalas in Zwischenregionen liegen in Gewicht und Farbe dazwischen. Näher an der Heimat bildet die Farbe des Bauches der Kleiber ein Beispiel: in Skandinavien der Bauch ist fast weiß bis hellorange, gegen Süden bis nach Mitteleuropa wird die Farbe dunkler orange.
  • Im Gegensatz dazu sind die schwarz-unterstützte (nördliche) und weiß-unterstützte (südliche) Form der Schwarzrückenpfeifenvögel (Gymnorhina tibicen) überschneiden sich nicht allmählich: nördliche Populationen haben einen schwarzen Rücken, südliche Populationen weiß, und es gibt eine ausgedehnte Hybridisierungszone, in der sowohl reine Formen als auch Hybriden verbreitet sind. In Europa sehen wir etwas Ähnliches in der Bachstelze und der Trauerstelze beide werden normalerweise als die gleiche Art angesehen.

Die Variation von Kleibern und Koalas ist klinisch, wobei sich die Koalas in allen Bereichen ähneln. Die Variation bei den pfeifenden Vögeln und den Bachstelzen ist nicht klin. In beiden Fällen besteht Ungewissheit über die korrekte Klassifizierung, aber Konsens besteht darin, dass es in beiden Fällen noch nicht gerechtfertigt ist, von getrennten Arten zu sprechen. Der Genaustausch zwischen den nördlichen und südlichen Elstern wird als ausreichend groß angesehen, um sie zu Unterart zu kennzeichnen (nicht um Arten zu trennen); aber der nahtlose Übergang zwischen den nördlichen und südlichen Koalas zeigt, dass es einen signifikanten Gentransfer zwischen Nord und Süd gibt. Aus diesem Grund halten Experten selbst eine Unterteilung in Unterarten in diesem Fall nicht für richtig.