01/06/2014

Hệ thống học và các khái niệm có liên quan

tien-hoa-sinh-vat
                               Một mô hình tiến hoá trong sinh vật

Khoa học nghiên cứu sự đa dạng của thế giới sinh vật và sắp xếp chúng theo một hệ thống phù hợp với phát triển tiến hoá (chủng loại) gọi là hệ thống học (systematics) hay phép phân loại (taxonomy). Hệ thống học sử dụng các thành tựu của tất cả các môn học của sinh học để xây dựng nên hệ thống tiến hoá của thế giới sinh vật.

Liên quan tới các khái niệm trên còn có phân loại học (classification), là sự xắp xếp các sinh vật hoá thách cũng như đang sống hiện nay theo các bậc phân loại (taxa, số ít là taxon) dựa trên các đặc điểm giống nhau của chúng. Quá trình phân loại dựa trên hàng loạt các biến dị của cơ thể với mục đích thành lập các bậc phân loại mà các thành viên của nó có sự giống nhau nhất.
Các thứ bậc phân loại được tổ chức theo nguyên tắc của tính loại trừ tăng (hay tính bao hàm giảm). Nói cách khác là bao gồm các thứ bậc giảm dần như sau: Giới (Kingdom). Ngành (Phyla), Lớp (Classes), Bộ (Orders), Họ (Families), Giống/Chi (Genera), Loài (species). Nói một cách khái quát thì các loài giống nhau nhất tạo thành một giống; các giống giống nhau nhất tại thành một họ,… Nhiều khi các thứ bậc này còn được chia thành các bậc trung gian trên (super-, superclass) hay dưới (sub-, subfamily). Trong các thang bậc này, Giới là bậc bao hàm cao nhất và loài là bậc loại trừ thấp nhất. Mỗi taxon phải là đơn phát sinh, có nghĩa là các thành viên trong bậc phải có nguồn gốc từ một tổ tiên chung. Nếu các nhóm trong cùng một taxon có nguồn gốc từ các tổ tiên cùng bậc thì phải tách ra.
ty-le-nhom-loai
        Hình 1.2. Tỷ lệ (%) các nhóm sinh vật dựa trên số loài được miêu tả
Các thứ bậc phân loại cần phải được đặt tên theo luật danh pháp tế quốc tế gồm: Luật danh pháp quốc tế động vật, Luật danh pháp quốc tế thực vật và Luật danh pháp quốc tế vi sinh vật. Mỗi bậc phân loại được đặt tên theo những luật danh pháp này. Riêng bậc loài, tên gồm hai từ (và được viết nghiêng hay gạch dưới): từ đầu là tên giống (viết hoa), tiếp theo là tên loài (viết thường). Ví dụ, ruồi nhà: Musca domestica, chó sói: Canis lupus, chim chích đen: Dendroica fusca.
so-luong-cac-loai
Hình 1.3. Số lượng những loài đã được mô tả và ước tính tổng số loài cho những nhóm phân loại
Trong các bậc phân loại thì loài là bậc phân loại khách quan và quan trọng nhất. Có một số định nghĩa về loài khác nhau. Một cách khái quát nhất, mỗi loài có thể được định nghĩa như một nhóm các cá thể có các đặc tính hình thái, sinh lý hoặc hoá sinh đặc trưng khác biệt với các nhóm cá thể khác. Quan điểm được nhiều người chấp nhận nhất được trình bày trong cuốn sách “Tính đa dạng của sự sống” (The diversity of life) của E.O.Wilson, định nghĩa loài là tập hợp các sinh vật có thể giao phối tự nhiên để sinh ra thế hệ hữu thụ. Một loài là một nhóm sinh vật có những đặc điểm di truyền riêng biệt và chiếm một khu vực địa lý nhất định. Các cá thể trong một loài thường không tự do giao phối với các cá thể của loài khác. Điều này được quy định bởi nhiều yếu tố, bao gồm sự khác biệt về gen, các tập tính, nhu cầu sinh học cũng như khu vực địa lý sinh sống.
Trong phân loại học, trước đây người ta dựa chủ yếu vào các đặc điểm hình thái ngoài (phenotype) của cơ thể (phenotic classification). Nhưng ngày nay, người ta đã dựa vào rất nhiều loại đặc điểm khác nhau bao gồm: sinh hoá, sinh lý, tế bào, siêu cấu trúc, sinh thái, tập tính…và đã mang lại rất nhiều thành tựu mới cho phân loại học hiện đại. 
Cây phân nhánh là phương pháp phân loại dựa trên các nhóm thiết kế, các nhánh, gồm những cơ thể có chung duy nhất một đặc điểm tương đồng. Ví dụ, chim tạo thành một nhánh cùng có một đặc tính tương đồng duy nhất là lông vũ, thú tạo thành một nhánh bởi vì chúng có tuyến sữa và cho con bú. Cả chim và thú thuộc cùng một nhánh lớn hơn là động vật có xương sống. Điều lạ là cá không tạo nên một nhánh rõ ràng của nó dù chúng có nhiều đặc tính chung như mang, vảy, vây và đuôi. Những đặc điểm đó không phải là duy nhất cho cá.
Mối liên hệ của các nhánh với nhau có thể biểu thị trong một sơ đồ phân nhánh được gọi là cây phân nhánh (Cladogram). Hình 1.4 là một sơ đồ cây phân nhánh đơn giản được xây dựng trên một bảng thống kê các đặc điểm ghi trong bảng 1.2. Chỗ ngã ba hay mấu của hệ thống nhánh thể hiện tính tương đồng chung. Nếu chúng ta xem từ trái sang phải, các nhánh nhỏ dần thì đặc tính tương đồng chúng có chung nhau cũng nhiều hơn.
Rõ ràng có thể xây dựng nhiều hơn một sơ đồ cây phân nhánh cho một nhóm sinh vật như thế, nhưng tiêu chuẩn cho sự lựa chọn một trong tất cả những cái đó là đơn giản: sơ đồ tốt nhất là sơ đồ đưa ra được một số lượng tối đa các đặc điểm tương đồng chung. Giai đoạn đầu trong phân loại phân nhánh là xây dựng một danh mục các đặc tính (đặc điểm bền ngoài, các đặc điểm tương đồng…). Để có được hiệu quả, mọi mức độ tiếp cận phải được sử dụng: so sánh các đặc điểm cấu tạo, sinh lý, hóa sinh của các cơ thể.
so-do-cay-phan-nhanh
Hình 1.4. Một sơ đồ cây phân nhánh đơn giản cho sáu nhóm động vật có xương sống
Giá trị của phương pháp phân loại này phụ thuộc vào sự thừa nhận rằng nếu có hai sinh vật có chung một đặc tính tương đồng thì chúng phải có liên hệ họ hàng với nhau. Về mặt lý thuyết rõ ràng là nếu hai nhóm càng có chung nhiều đặc tính tương đồng thì càng có nhiều liên quan với nhau. Các mấu của một sơ đồ phân nhánh do vậy phải thể hiện tổ tiên chung hay là lịch sử của các sinh vật và toàn bộ hệ thống nhánh phải phản ánh được lịch sử tiến hóa phân ly của chúng.
Nhà phân loại học thường cố gắng thể hiện sự phát triển lịch sử trong sơ đồ phân loại nhưng mọi sự nỗ lực của họ đôi khi phạm sai lầm do chỗ họ tập trung vào tìm các dạng tổ tiên chung trong di tích hóa thạch. Do thiếu dẫn chứng đó mà người ta quá tin vào cách giải thích chủ quan. Điểm ưu việt của phương pháp này là tạo ra được những sơ đồ từ thông tin đã có. Những sơ đồ đó có thể giúp đánh giá các sơ đồ truyền thống. Bằng cách đó mọi phương pháp phân loại sẽ trở nên khách quan và khoa học hơn. Tuy nhiên, nếu có quá ít các đặc điểm được dùng trong việc xây dựng sơ đồ cây phân nhánh thì kết quả có thể bị sai cho nên sự thận trọng ở đây là cần thiết.
Bảng 1.4. Các đặc điểm tương đồng ở động vật có xương sống

Động vật
Cấu tạo
dơi
chim hét
cừu
cá hồi
lông mao
v

v

hàm
v
v
v
v
Phổi
v
v
v

tuyến sữa
v

v

Có rất nhiều cách để đánh giá sự đa dạng loài. Ví dụ như sự phong phú của loài được đánh giá bằng số lần xuất hiện đếm được của loài đó trong một số lượng mẫu nhất định. Ngoại trừ tác dụng dùng để so sánh sự ĐDSH ở quy mô lớn, chỉ số về đa dạng loài hầu như có giá trị rất hạn chế đối với các nhà sinh vật học. Các kết quả đánh giá sự phong phú của loài là cơ sở để kết luận là tính đa dạng tăng lên theo chiều vĩ độ giảm đi trên trái đất.

Lịch sử của sử phân chia sinh giới
Toàn bộ sinh vật có trên trái đất hợp thành thế giới sinh vật. Sự phân chia thế giới sinh vật thay đổi theo thời gian phụ thuộc vào sự phát triển của khoa học.
Linnaeus (1753). Chia thế giới sinh vật thành hai giới (kingdom):
- Animalia (Giới Động vật): những sinh vật có khả năng chuyển động bao gồm nguyên sinh động vật và động vật đa bào và;
- Plantae (Giới Thực vật): bao gồm những sinh vật không có khả năng chuyển động gồm vi khuẩn, nấm và thực vật.
Sự phân chia này được chấp nhận trong một thời gian dài mặc dù các loài vi khuẩn đã được phát hiện từ những năm 1670.
Haeckel (1865). Chia thế giới sinh vật thành 3 giới:
- Plantae (Giới Thực vật): gồm tảo đa bào, thực vật;
- Animalia (Giới Động vật): động vật đa bào và
- Protista (Giới Nguyên sinh vật): vi sinh vật, vi khuẩn, nguyên sinh vật, tảo đơn bào, nấm mốc, nấm men.
Whittaker (1969). Hệ thống 5 giới do nhà sinh học Hoa Kỳ R. H. Whittaker đề xuất sau đó được L. Margulis cải biên và K.V. Schwartz tuân thủ trong phân loại các nhóm sinh vật (hình 1.5). Tên gọi và đặc tính quan trọng của 5 giới như sau:
1. Monera (Giới Sinh vật tiền nhân). Tất cả các sinh vật nhân sơ đều thuộc giới Monera. Hầu hết chúng đều đơn bào và có cấu tạo tương đối đơn giản. Tuy nhiên, nhiều tế bào Monera được chuyên hóa bằng các phản ứng hóa sinh để có thể khai thác được các nguồn năng lượng bất thường như hydro sunfua (H2S) hoặc metan (CH4). Giới này gồm nhiều dạng vi khuẩn và tảo lam.
2. Protista (Giới Nguyên sinh vật). Giới này gồm những sinh vật có nhân chuẩn, đơn bào hoặc có cấu tạo đa bào đơn giản. Nhóm quan trọng nhất là protozoa, những Protista đơn bào dị dưỡng và tảo, các Protista quang hợp. Giới này cũng bao gồm cả nấm nhày và nhiều dạng sinh vật ở nước và ký sinh. 
3. Plantae (Giới Thực vật). Các thành viên của giới Plantae là đa bào và tự dưỡng, có lục lạp chứa chất diệp lục a và b và các sắc tố quang hợp khác. Chúng khác biệt với Protista quang hợp khác bởi chu trình sống có giai đoạn phôi lưỡng bội. 
4. Fungi (Giới Nấm). Nấm là những sinh vật có nhân thực, chúng sinh sản bằng cách hình thành các bào tử không có lông và roi trong mọi giai đoạn của chu trình sống. Cơ thể của nấm gồm những sợi mảnh được gọi là hệ sợi, trong đó không có sự phân thành vách tế bào. Nhiều loại nấm sống hoại sinh bằng cách tiết ra những enzym và hấp thụ các sản phẩm hòa tan của sự tiêu hóa, những nấm khác đều ký sinh.
5. Animalia (Giới Động vật). Động vật là những sinh vật có nhân, đa bào, dị dưỡng. Nhân trong tế bào cơ thể của chúng là lưỡng bội và chúng sinh sản bằng các giao tử đực nhỏ chuyển động (tinh trùng) và các giao tử cái lớn không chuyển động (trứng). 
5-gioi-sinh-vat
Hình 1.5. Hệ thống phân loại năm giới của R. H. Whittaker, 1969
cac-bac-phan-loai

Hình 1.6. Các bậc phân loại trong hệ thống học

0 nhận xét:

Post a Comment

Cảm ơn bạn đã để lại ý kiến, giúp chúng tôi cung cấp thông tin đầy đủ hơn nữa!