Систематика и филогения

Систематика и филогения

Если первые системы организмов были искусственными, т. е. основанными на произвольно выбранных признаках, то современная систематика строится на принципах филогении.

Филогения – это историческое развитие организмов. Графически филогения изображается в виде филогенетического древа, отражающего последовательность ветвлений, с учетом или без учета масштаба времени. Каждая линия этого древа символизирует существующий во времени таксон, который на схеме рассматривается как единое целое.

Подход к систематике, основанный на принципе филогении, получил название кладизма. Как уже говорилось выше, современная систематика стремится отражать филогению организмов, поэтому кладизм является основным подходом. Кладизм также имеет свои ограничения, поэтому реальная систематика не всегда строго выдерживает его положения. Достоверность этого метода возрастает с увеличением ранга исследуемого таксона и числа групп в нем. Необходимо отметить, что есть и другие подходы к систематике, однако они не получают поддержки в современной биологии.

В эволюционной систематике сложилась своя специфическая терминология, в которой принципиальное значение имеют понятия монофилии и полифилии.

Монофилия подразумевает наличие одного, общего для всех членов таксона, предка. Монофилия рассматривается в двух вариантах: голофилия и парафилия.

Голофилия подразумевает включение в таксон всех потомков общего предка.

Парафилия допускает, что не все потомки общего предка могут быть включены в таксон.

Полифилия подразумевает, что в таксон не включен общий предок для всех членов таксона. Строго филогенетическая система не должна включать полифилических таксонов.

Автором первой «естественной» системы организмов, опирающейся на эволюционную теорию, считается выдающийся немецкий ученый-эволюционист Э. Геккель (1834–1919). Им же были предложены основные методы реконструкции филогении: сравнительно-морфологический, палеонтологический и сравнительно-эмбриологический. С точки зрения современной биологии не все положения «Геккелевской триады» обоснованы, а данные палеонтологии и эмбриологии следует рассматривать скорее внутри сравнительно-морфологического метода (Клюге Н. Ю., 1999). Современный механизм реконструкции филогенетического древа – кладистический анализ, был предложен немецким энтомологом В. Хеннигом (1913–1976).

Бурное развитие в 1970-е годы электронной микроскопии и молекулярной генетики радикально изменило методологию систематики. Все большее значение в ней стали приобретать молекулярно-генетические методы, одновременно уменьшался «удельный вес» морфологии. Возникает новое направление – геносистематика, основанное на анализе сходства нуклеотидного состава организмов, которое становится ведущим методом определения филогенетического родства. Этот метод также имеет свои ограничения, условно в нем принимается равновероятность мутаций. Поскольку в геномах всегда имеются локусы с разной частотой мутаций, метод более достоверен для консервативных участков. Большие споры вызывает анализ роли регуляторных генов в формировании филогенетического древа. Регуляторные гены контролируют деятельность структурных генов и способны по-разному влиять на скорость эволюции таксона.

В настоящее время за основу филогенетической системы часто принимается анализ молекул р-РНК, которые отличаются значительным консерватизмом и изменяются примерно с одинаковой скоростью у разных организмов.