Ирина Лагунина: Современная классификация земных организмов значительно отличается от привычного разделения на животных и растений, которым пользовалось человечество сотни лет. Почему ученые стали описывать живые существа с помощью сложных систем, рассказывает кандидат биологических наук, заместитель декана биологического факультета МГУ Галина Белякова.
С ней беседуют Александр Марков и Ольга Орлова.
Александр Марков: Со времен Аристотеля люди делили все живые организмы традиционно на животных и растения, и такая система органического мира держалась довольно долго, но потом все постепенно стало усложняться. Довольно долго была система из пяти царств – это бактерии, простейшие, одноклеточные, животные, растения, грибы. Но в настоящее время все стало еще во много раз сложнее. Галина Алексеевна, скажите, пожалуйста, с чем связаны изменения, которые происходят в системе органического мира?
Галина Белякова: Вы правильно вначале сказали, что очень долго держалась точка зрения, что все живые организмы надо разделить на животных и растения. И в основу такого аристотельского подхода был положен принцип, чем отличаются в основном животные и растения. Речь шла о тех многоклеточных организмах, которые были доступны обывателю в быту и ученым, когда не было микроскопа, видели только внешние признаки организмов. И животные отличались от растений, во-первых, активным образом жизни, а растения вели сидячий, прикрепленный образ жизни, и способами поглощения питательных веществ, захватыванием. И вот эта точка зрения господствовала значительно дольше, чем система органического мира, состоящего из пяти царств. До того момента, когда Левин Гук впервые разглядел бактерии, он первый увидел такой прекрасный организм, как вольвокс, дрожжи. И после этого развитие микроскопии привело к тому, что стало доступен тот мир, который раньше не был знаком. Было описано очень много видов, которые пытались разместить в эти два царства - животные и растения. И это привело к тому, что тот же вольвокс, который наблюдал Левин Гук в капле воды, он соединяет в себе признаки как животного, если подходить к аристотельскому пониманию, так и растения. Он подвижен, у него есть хлоропласты, он фотосинтезирует, поглощает активно, не глотает пищу. Тогда куда его нужно было относить. Традиционно в наших школьных учебниках, если открыть учебник зоологии, то там есть простейшие, есть жгутиконосцы, есть окрашенные жгутиконосцы и там вы найдете вольвокса. Откройте учебник ботаники, найдете группу низших растений, найдете водоросли и тоже найдете вольвокса. И вот эта ситуация привела к тому, что скопилось большое количество таких одноклеточных организмов, которым не знали, где их место. И Геккель в конце 19 века предложил царство Протист, куда отнес одноклеточные организмы. Наверное, полвека прошло прежде, чем к этому времени развития биологических наук привело к сознанию того, что есть два типа клеток - это клетки прокариотные и эукариотные. И тогда в 38 году было предложено еще одно новое четвертое тогда царство, куда отнесли всех прократиотических организмов, бактерий. Три эукариотных царства – протисты, животные, растения. Вот это царство протист напоминало такое сборную солянку, куда относили то, что не подходило к крайним точкам, что такое растения и что такое с другой стороны животные. Вот эти все организмы, все находились в протистах, там же находились и грибы. Но что такое грибы тогда - возникает вопрос. Следующие сознание - это выделение царства грибов из царства протистов в самостоятельное царство. Потому что относили традиционно в ботанических системах к низшим растениям, оно неоправданно, потому что у грибов нет хлоропластов, они не фотосинтезируют, у них клеточные стенки хитин. То есть это такие организмы, которые как бы соединяют в себе, их клетка свойство растительной и животной клетки. Поэтому было создано царство такое, которое назвали грибы. И таким образом где-то до середины 90 годов система четырех царств эукариотных и одного царства прокариотов существовало и ею активно пользовались. А дальше наука развивалась таким образом, что американский исследователь открыл археи. Археи - изумительные организмы, которые имеют прокариотическое строение клетки. Но как оказалось, очень далеко отстоят от настоящих бактерий. Причем все системы, которые были, они основывались в построениях на типические признаки – морфология, физиология, биохимия организма. И вот на основании этих признаков организмы квалифицировались. Предложили использовать признаки, связанные с анализом последовательности нуклеотида генов и предложили этот ген ДНК для прокариотических клеток, который котирует РНК, входящую в состав рибосом. Рибосомы структуры, которые есть во всех клетках, на них идет синтез белка. И оказалось, что это такая империя, царство неоднородно. И было выделена и предложена система не пяти царств, а трех доменов. Домен - это на сегодняшний день самая высокая иерархическая категория и вот такие три домена, которые существуют - это бактерии, бактерии и эукариотные организмы. А уже дальше внутри этих доменов идет деление на империи, империи на царства, царства на отделы и так далее.
Александр Марков: А для чего нужна такая наука классификация, систематика? Это делается исключительно для нашего удобства? Понятно, что никакой ученый не может запомнить все миллионы описанных видов, их надо по каким-то полочкам разложить. Это делается только для удобства или это отражает какую-то объективную реальность?
Галина Белякова: Систематика, как наука о разнообразии органического мира, видовом разнообразии организмов, она занимается не только тем, как вы правильно сказали, систематизированием того, что уже накоплено, но она отражает и уровень развития биологии, и она позволяет делать такие обобщения, которые дают возможность продвижения в биологии, причем в разных направлениях биологических наук, которые на первый взгляд как бы не связаны обывателем с систематикой. Та же цитология, биохимия, молекулярная биология. Потому что попытка осмысления знаний и понимания того, что известно на сегодняшний день, она дает плацдарм для того, чтобы идти дальше. И в этом отношении как раз систематика играет большую роль. А вот для чего нужна систематика, Дикун, мой учитель на лекциях приводит такой пример, студенты иногда тоже задают этот вопрос, зачем нужна систематика. Он говорит: вы купили книги и у вас накопилось много, что нужна полочка, чтобы поставить. А дальше вы расставите в зависимости от того, какую цель вы преследуете. Вы можете поставить корешками красивыми и это будет доставлять эстетическое удовольствие, а можете расставить по тематике – здесь детективы, здесь по ботанике какие-то книжки, здесь по грибам расставите. И тогда если вам нужно какую-то книгу, вы ее легко найдете. Вот построения и системы, которые существуют, они все же задаются теми целями исследователей, которые стараются эти системы создать. И существуют системы как искусственные, так и естественные.
Ольга Орлова: То есть несколько систем и в зависимости от целей.
Галина Белякова: То есть если вы хотите, например, описать биоразнообразие, вышли к водоему вы хотите узнать, какие там водоросли живут и вам все эти водоросли нужно определить и в какую-то систему свести. Вас не интересуют родственные связи между организмами, кем они приходятся другим группам. И для этого существуют такие искусственные системы, в основе которых лежат чисто морфологические признаки, которые легко давали вам возможность определить и опознать тот организм, который есть. И такие искусственные системы есть. Но в биологии и в науке любая система стремится к естественности и она должна не только многообразие механизмов отражать, но и должна попытаться отражать связи между этими организмами родственными, кто наиболее древний, происхождение. К такой системы стремятся естественные научные системы. Естественную систему для всех организмов на сегодняшний день пока невозможно создать, потому что не обо всех организмах известен жизненный цикл, строение.
Ольга Орлова: То есть аналога таблицы Менделеева здесь не получается.
Галина Белякова: Таблицу Менделеева пытались создать и есть такие искусственные системы, которые сводятся к сетке. Но это не естественная система. Естественная система то, что сейчас пытаются создать - это построение таких плодограмм, когда вы создаете дерево, где есть основание, дальше ветви как они расходятся. Есть компьютерные программы, которые позволяют создавать деревья и по длине ветвей, по углу расхождения можно судить о родственных отношениях. Вот таблица Менделеева таких родственных отношений не даст.
Александр Марков: Сейчас главным критерием для классификации живых организмов считаются их родственные связи?
Галина Белякова: Это попытки создать такие естественные системы, филогенетические системы, в которых было бы отражение, кто от кого произошел. Но в чем трудность, которая возникает? Все понятно с этими тремя большими доменами, как бы их сейчас никто не опротестовывает. Есть домен бактерий, есть археи и есть эукариоты. Об археях, наверное, известно, что это единственные организмы, которые метаногенные, что у них есть отличия бактериальных РНК, что у них в клеточной стенке нет муреина, что характерно для бактериальных. Муреин – вещество, котороевходит в состав клетки бактерий, именно на него действуют пенициллиновые антибиотики, подавляя синтез муреина, за счет этого подавляют развитие возбудителей ряда бактериальных заболеваний. У архей, несмотря на то, что они прокариоты, этих свойств нет, и у них есть нейтроны, те участки, которые кодируют аминокислоты, что характерно для геном эукариот. Оказалось, что археи, не имеющие ядра и по морфологии клетки ближе всего к бактериям, при построении схем филогенетических ближе стоят к эукариотам, нежели к бактериям.
Александр Марков: То есть здесь решили, что различия на генетическом уровне тонкие биохимические важнее, чем внешние морфологические признаки. Потому что когда в микроскоп посмотреть на бактерии и археи, их не отличишь.
Галина Белякова: Не отличишь абсолютно. Так же могут быть и жгутики, и клетки. Единственное, что такая форма кубическая характерна только для архей и не характерна для бактерий. Это единственное, внешний вид нельзя отличить. Но оказалось, что внешние признаки морфологические часто обусловлены сходством в условиях и это выражается сходными признаками в морфологии, среда обитания и поэтому они выглядят одинаково. То же самое произошло с водорослями. Водоросли, если мы перейдем к группе эукариотных организмов, на сегодняшний день подверглись такой самой радикальной перестройке и переосознанию. Потому что если взять середину прошлого века, водоросли собой представляли низшие растения, в ботанике в наших школьных учениях это такая таксономическая категория, как это было при Линнее. На самом деле водоросли не представляют собой таксономическую категорию - это разнородная группа организмов, которые находятся на сегодняшний день в четырех из пяти империй эукариот. Водоросли имеют только в империи одножгутиковых, куда в подимперию заднежгутиковых относятся грибы и животные.
