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你的生物學知識需要更新?生物分類的三域六界係統

(2021-03-02 13:03:53) 下一個

隨著新冠病毒在全球的肆虐一年多,讀者們對生物學科普知識越來越感興趣,雖然病毒並不是嚴格意義上的“生物”,至少大部分生物學家並不把病毒歸為生物,原因是:

l      病毒不是由細胞組成的

l      它們不能使自己保持穩定狀態

l      它們不能生長

l      也不能產生自己的能量

l       即使病毒確實可以複製並適應環境並產生變異,但病毒更像是機器人

 

如果你知道生物可以按等級分為界、門、綱、目、科、屬、種,而“界”是生物分類的最高等級,那麽你的生物分類知識需要更新了。生物分類的最高等級是“域(domain)”。如果你了解,所有生物可分為五界,即所謂的“五界分類係統”:

l     原核生物界(Monera)

l     原生生物界(Protista)

l     植物界(Plantae)

l     真菌界(Fungi)

l     動物界(Animalia)

 

那麽,你的生物學知識也需要更新了。五界分類係統是美國科學院院士、植物生態學家年惠特克(R.H.Whittaker)於1969提出。記得筆者在上大學時,五界分類係統便是生物學老師順帶給我們提過、但沒有詳細講解的生物分類係統。

 

現代生物分類學將生物分為三域六界

 

美國微生物學家、生物物理學家、伊利羅伊大學香檳分校(Universityof Illinois at Urbana–Champaign;UIUC)的教授卡爾·沃斯(Carl Woese),在1977年發現古細菌不同於細菌之前,科學家們相信隻有兩種類型的生活:真核生物和細菌。生物的三域分類係統由卡爾·沃斯於1990年提出。

 

有意思的是,提出五界分類係統的惠特克和提出三域六界係統的沃斯都與美國伊利羅伊大學有淵源;前者從那裏取得博士學位,後者是那裏的教授,雖然他們之間沒有師徒關係。從側麵你也許能理解,為什麽伊利羅伊大學(特別是UIUC分校)是美國最好的公立大學之一。

 

三域六界係統

隨著科學家對生物的了解越來越多,分類係統也在發生變化。基因測序為研究人員提供了一種分析生物之間關係的全新方法。

 

當前的“三域係統”主要根據核糖體RNA(rRNA)結構的差異對生物進行分類。 核糖體RNA是核糖體的分子構建基塊。

 

在這個係統下,生物被分為三域和六界。三域是指:

l     古細菌域(Archaea Domain):包括一界

l     細菌域(Bacteria Domain):包括一界

l     真核生物域(Eukarya Domain):包括四界

 

六界是指:

l     古細菌界(Archaebacteria Kingdom)

l     真細菌界(Eubacteria Kingdom)

l     原生生物界(Protista Kingdom)

l     真菌界(Fungi Kingdom)

l     植物界(Plantae Kingdom)

l     動物界(Animalia Kingdom)

 

 

古細菌域(Archaea Domain)

古細菌域包含單細胞生物。古細菌具有與細菌和真核生物相似的基因。由於它們在外觀上與細菌非常相似,因此最初被誤認為是細菌。

 

像細菌一樣,古細菌是原核生物,沒有膜結合核。它們還缺乏內部細胞器,許多古細菌與細菌大小相同,形狀相似。古細菌通過二元裂變繁殖,具有一個圓形染色體,並像細菌一樣利用鞭毛在周圍環境中移動。

 

古細菌在細胞壁組成上不同於細菌,在膜組成和rRNA類型上也不同於細菌和真核生物。這些差異足夠大,足以保證古細菌在分類學上自成一域。

 

古細菌是生活在某些最極端環境條件下的極端生物。這包括在熱液噴口,酸性泉水和北極冰層下。古細菌分為三個主要門:泉古菌門Crenarchaeota,廣古菌門Euryarchaeota和初古菌門Korarchaeota

 

泉古菌門包括許多是嗜熱菌和嗜熱嗜酸菌的生物。這些古細菌在極端溫度極端環境(嗜高溫嗜熱菌)和極端高溫酸性環境(嗜熱嗜酸菌)的環境中壯成長。

 

被稱為產甲烷菌的古生菌屬於廣古菌門。它們產生甲烷作為新陳代謝的副產物,因此需要無氧環境。

 

初古菌門的古細菌,目前了解很少,因為在溫泉,熱液噴口和黑曜石池等地方生活的物種很少。

 

細菌域(Bacteria Domain)

細菌歸類於細菌域。人們普遍擔心這些生物,因為其中一些具有致病性並能夠引起疾病。

 

但是,細菌是生命必不可少的,因為某些細菌是人類微生物群的一部分。這些細菌具有重要的功能,例如使我們能夠從飲食中正確消化和吸收營養。皮膚上存在的細菌可防止病原微生物的侵入,並有助於激活免疫係統。

 

由於細菌是主要分解者,因此對於全球生態係統中養分的循環利用非常重要。

 

細菌具有獨特的細胞壁組成和rRNA類型。它們分為五個門:

 

l    變形菌門Proteobacteria:此細菌門包含最多的細菌群,包括大腸杆菌、沙門氏菌、幽門螺杆菌和弧菌。

l     藍細菌門Cyanobacteria:這些細菌具有光合作用的能力。由於它們的顏色,它們也被稱為藍綠色藻類。

l     厚壁菌門Firmicutes:這些革蘭氏陽性細菌包括梭狀芽胞杆菌、芽孢杆菌和支原體(無細胞壁的細菌)。

l     衣原體門Chlamydiae:這些寄生細菌在其宿主細胞內繁殖,包括沙眼衣原體(引起衣原體性病)和肺炎衣原體(引起肺炎)。

l     螺旋菌門Spirochetes:這些開瓶器狀細菌表現出獨特的扭曲運動。例子包括伯氏疏螺旋體(引起萊姆病)和蒼白螺旋體(引起梅毒)。

 

真核生物域(Eukarya Domain)

真核生物域包括具有膜結合核的真核生物。真核生物具有不同於細菌和古細菌的rRNA。真核生物域進一步分為四界:原生生物界Protista、真菌界Fungi、植物界Plantae、動物界Animalia。實例包括藻類、變形蟲、真菌(包括蘑菇)、黴菌、酵母、蕨類、苔蘚、開花植物、海綿、昆蟲和哺乳動物。

 

植物和真菌包含的細胞壁與細菌的成分不同。真核細胞通常對抗菌抗生素具有抗性。

 

分類係統比較

跟1969年的五界係統比較,1990年到現在的三域六界係統將五界係統中的原核生物界(Monera)分成了兩域兩界:古細菌域(古細菌界)和細菌域(細菌界)。

 

隨著時間的推移,隨著新發現的出現,用於對生物進行分類的係統也在發生變化。最早的係統僅識別兩界(植物和動物)。當前的三域係統是我們現在擁有的最好的分類係統,但是隨著獲得新的信息,以後會提出不同的生物分類係統,比如英國動物學家托馬斯·卡瓦裏爾·史密斯(Thomas Cavalier-Smith)近年將原生生物界分為色藻界(Chromista)和原生動物界(Protozoa),因而有七界係統。

 

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作者簡介:植物學家,業餘寫寫遊記、散文、科普、時評。四川石棉縣人,蘭州大學學士,中科院成都生物所碩士,美因茨(Mainz)大學博士,密蘇裏植物園研究員。微信:gonggashan1,email:gonggashan@gmail.com

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評論
feiteng 回複 悄悄話 回複 '嘎德' 的評論 : 在7界係統中,被放在Chromista
嘎德 回複 悄悄話 Kelps are large brown algae seaweeds that make up the order Laminariales. There are about 30 different genera.[3] Despite its appearance, kelp is not a plant; it is a heterokont.

Heterokonts are a group of protists (formally referred to as Heterokonta, Heterokontae or Heterokontophyta). The group is a major line of eukaryotes.[9][10] Most are algae, ranging from the giant multicellular kelp to the unicellular diatoms, which are a primary component of plankton.
feiteng 回複 悄悄話 回複 '嘎德' 的評論 : 是Plantae
嘎德 回複 悄悄話 海帶是屬於Protista?
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