Систематика и классификация животных

Как вы думаете, какое животное показано на правом верхнем рисунке? Правильный ответ – ящерица желтопузик. Желтопузика можно легко спутать со змеей, однако у желтопузика нет подвижной челюсти и большого числа позвонков – два важных признака любой змеи. Теперь посмотрите на нижний рисунок и скажите, какие два животных из трех являются более близкими родственниками? Верный ответ – птица и крокодил. Но как такое возможно?

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо узнать родословную животного. У каждого существа есть предки, которые жили 5, 10, 100 или 500 миллионов лет назад. Изучением эволюционной родословной занимается наука систематика. Систематики сравнивают различных животных, классифицируют и расследуют их запутанную родословную.

Систематика

Количество видов различных групп животных

Чтобы не путаться в бесчисленном разнообразии животных, в 18 веке Карл Линней первым попытался сгруппировать их.

Во-первых, Линней разместил животных по группам. В каждую группу включают животных с общими признаками. Такая иерархия похожа на почтовый адрес, благодаря которому мы можем найти конкретный дом и улицу среди множества других домов и улиц. Чем больше у животных общего, тем они ближе по соседству.

Во-вторых, Линней выделил каждое животное в отдельный вид и дал каждому виду двойное название на латыни. Например, к белкам относят: Sciurus carolinensis (Каролинская белка), Sciurus lis (Японская белка) и многих других.

Каждая отдельная группа в систематике называется таксоном.

Обыкновенная белка, дерево и паук являются частью живого мира (таксон домен), однако белка и паук более тесно связаны друг с другом – их выделяют в животных (таксон царство). Бобер, мышь и белка ещё более тесно связаны друг с другом – их помещают в отряд грызуны.

Такое распределение по группам имеет недостаток – оно не отражает эволюционную историю и родословную животного. Может показаться, что в ходе эволюции белка 8 раз претерпела изменения (по количеству таксонов), однако это неверно. Тем не менее, такая систематизация полезна для изучения животных и биологи продолжают ей пользоваться.

Сравнивая двух животных друг с другом, можно определить их положение на эволюционном древе. Однако такие сравнения требуют большого количества данных и уточнений, поэтому эволюционные деревья иногда пересматриваются.

Так, недавно класс птиц рассматривали отдельно от рептилий. Но затем оказалось, что птицы состоят в генетическом родстве с крокодилом – одним из представителей рептилий. Птицы и крокодилы имеют четырёхкамерное сердце, «поют» для защиты территории и строят гнёзда.

Зная строение птиц и крокодилов, можно кое-что узнать и о жизни их общих родственников – динозавров. Ученые предположили, что динозавры также имели четырёхкамерное сердце и высиживали яйца. И действительно, вскоре были найдены окаменелости овираптора, который высиживал кладку яиц.

Для построения самых точных эволюционных деревьев, ученые сравнивают гены животных. Чем дольше две группы животных разделены во времени, тем больше накапливается изменений в их генах. Гены человека и шимпанзе совпадают на 99%. Гены человека и мыши схожи на 85%, с мухой у нас 60% подобных генов, а с бананом нас объединяет 50% генов. Но не все так просто – функции множества генов остаются не ясными, как и механизм их контроля и регуляции.

Сегодня для анализа генов и построения на их основе эволюционных деревьев применяют сложные вычислительные программы. Чтобы построить древо, состоящее из 50 видов животных, требуется перебрать 10^76 степени различных вариантов!

Установить родословную помогает анализ генов

Мутации в генах накапливаются с одинаковой скоростью. Этот принцип лежит в основе «молекулярных часов» – чем дольше два вида независимо друг от друга эволюционировали, тем сильнее различаются их гены. Сравним гены акулы и тунца. Количество изменений «натикало» на 420 миллионов лет. Это означает, что общий предок акулы и тунца жил 420 миллионов лет назад. Теперь посмотрим на гены дельфина и летучей мыши. Сравнение генов покажет, что общий предок дельфинов и летучих мышей жил 60 миллионов лет назад.

Используя данный метод, ученые установили, когда человек впервые начал носить одежду. Для этого сравнили гены двух видов вшей: нательной и головной. На теле человека волос мало, поэтому нательная вошь может поселиться только на одежде. Исследование показало, что последний общий предок двух видов вшей жил 100 тысяч лет назад – тогда человек и стал утепляться одеждой.

Поиск новых видов продолжается

Для создания древа жизни необходимо максимально полное знание о всех живых существах. Однако сегодня мы знаем далеко не о всех животных – сотни тысяч мелких беспозвоночных ещё только ждут своих первооткрывателей. На 2011 год число описанных видов живых организмов составило 1,7 млн. Общее число видов, существующих на Земле, оценивается вплоть до 8,7 млн.

Своего открытия ждут и крупные позвоночные животные. Так в 2012 году в лесах Центральной Африки был найден новый вид приматов. Каждому новому виду даётся уникальное название – часто название связано с местом открытия, особенностью строения или именем открывателя. Сегодня право назвать новый вид продают на аукционах. Например, честь назвать новый вид обезьяны обошлась победителю в 45 миллионов рублей. Вырученные средства идут на финансирование новых экспедиций и сохранение мест обитания животных.

Тип губки

Одно время губок относили к растениям. Сегодня известно, что губки – первые и самые примитивные животные на Земле. Губки не имеют тканей и органов. Всю жизнь губки неподвижно сидят на камнях, отфильтровывая частички пищи из воды.