گوناگونی جانداران (علوم تیزهوشان نهم)
میلیون‌ها نوع جاندار روی زمین زندگی میکنند. اگر هر کس جانداری را به نام محلی خودش بخواند، دانشمندان نمیتوانند بفهمند دربارهٔ چه چیزی سخن میگویند. طبقه‌بندی یعنی گروه‌بندی منظم جانداران بر پایهٔ شباهت‌ها، و نامگذاری علمی یعنی دادن نامی یکتا و جهانی به هر نوع جاندار.
تاریخچهٔ طبقه‌بندی
تاریخ علم را بیشتر نویسندگان غربی نوشته‌اند، اما در چین، مصر، هند، بین‌النهرین و ایران از هزاران سال پیش اندیشمندانی پیشرو بوده‌اند و پس از اسلام هم دانشمندان مسلمان سهم مهمی در پیشرفت علوم داشته‌اند؛ این سهم نباید نادیده بماند.
ارسطو را نخستین کسی میدانند که جانداران را طبقه‌بندی کرد. در روزگار او فیلسوفان بیشتر به چیستی و چرایی جهان می‌پرداختند، اما ارسطو به مشاهدهٔ دقیق طبیعت و نظم میان جانداران توجه داشت و علم منطق را هم بنیان نهاد. طبقه‌بندی او امروز کاربردی ندارد، اما سنگ بنای این علم است.
کارل لینه گیاه‌شناس سوئدی سدهٔ هجدهم، پدر طبقه‌بندی نوین است و روش نامگذاری دوبخشی او هنوز به کار میرود. میان ارسطو و لینه بیش از دو هزار سال فاصله بود و در این مدت نظریهٔ تازه‌ای در طبقه‌بندی پدید نیامد. هر دو بر ویژگی‌های ظاهری تکیه داشتند و باورهای فکری روزگارشان هم بر کارشان اثر گذاشت. زیست‌شناسی امروز افزون بر ظاهر، به کار دستگاه‌های بدن، شیوهٔ تغذیه و تولیدمثل و در سطح مولکولی به DNA، RNA و پروتئین‌ها توجه میکند.
نظام‌های طبقه‌بندی
| دانشمند | گروه‌های بزرگ |
|---|---|
| لینه | دو فرمانرو: گیاهان و جانوران |
| هکل | سه فرمانرو: آغازیان، گیاهان، جانوران |
| شاتون | دو گروه: پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها |
| کوپلند | چهار فرمانرو: مونرا، آغازیان، گیاهان، جانوران |
| ویتاکر | پنج فرمانرو: مونرا، آغازیان، گیاهان، قارچها، جانوران |
| ووز | سه قلمرو: باکتریها، باستانیان، یوکاریاها |
امروز نظام پنج‌فرمانرویی بیشتر به کار میرود. در آن باکتریها در مونرا و یوکاریوت‌های ساده که بیشترشان تک‌یاخته‌ای‌اند در آغازیان جای دارند. ووز باکتریها را به دو قلمرو جدا تقسیم کرد، چون ژن‌هایشان تفاوت زیادی داشت؛ همهٔ جانداران هسته‌دار در قلمرو یوکاریا هستند. هیچ طبقه‌بندی نهایی نیست و با شواهد تازه، مانند ریزبین‌های قوی‌تر و تحلیل DNA، بهتر میشود. معیارهای امروزی عبارت‌اند از ساختار یاخته (هسته‌دار یا بی‌هسته)، تک‌یاخته‌ای یا پریاخته‌ای بودن، شیوهٔ تغذیه، تولیدمثل و ژن‌ها.
سطوح طبقه‌بندی
از کلی‌ترین تا اختصاصی‌ترین:
فرمانرو ← شاخه ← رده ← راسته ← تیره ← جنس ← گونه
هرچه به گونه نزدیک‌تر شویم، اعضای گروه شباهت بیشتری به هم دارند.
| سطح | ببر | زنبق آلمانی |
|---|---|---|
| شاخه | طنابداران | گیاهان گلدار |
| رده | پستانداران | تک‌لپه‌ای‌ها |
| راسته | گوشتخواران | مارچوبه‌سانان |
| تیره | گربه‌سانان | زنبقیان |
| جنس | Panthera | Iris |
| گونه | tigris | germanica |
زعفران هم از تیرهٔ زنبقیان است (Crocus sativus)؛ با زنبق در تیره مشترک است اما در جنس فرق دارد. ببر (Panthera tigris) و شیر (Panthera leo) تا سطح جنس یکسان‌اند و فقط در گونه جدا میشوند. دو جانداری که هم‌جنس‌اند از دو جاندار فقط هم‌راسته شبیه‌ترند.
نمونه‌های دیگر کتاب:
- Plasmodium falciparum: آغازی انگلی که در گلبول‌های قرمز زندگی میکند و عامل مالاریا است.
- Staphylococcus aureus (استافیلوکوک طلایی): باکتری بیماری‌زایی که از عفونت‌های پوستی تا عفونت‌های تنفسی ایجاد میکند.
- Aspergillus flavus: قارچی گندرو که روی غلات و حبوبات انبارشده رشد میکند و سم آفلاتوکسین می‌سازد.
نامگذاری علمی دوبخشی
نام علمی هر جاندار دو بخش دارد: نام جنس و نام گونه. قواعد:
- حرف اول نام جنس بزرگ و همهٔ حروف نام گونه کوچک نوشته میشود.
- نام به لاتین است و کج (ایتالیک) یا با خط زیرین نوشته میشود.
- نام علمی هر جاندار در سراسر جهان یکسان است.
ما انسان‌ها Homo sapiens هستیم. نامهای محلی مشکل دارند: یک جاندار در جاهای مختلف نامهای گوناگون دارد و گاهی یک نام برای چند جاندار به کار میرود؛ نام علمی این ابهام را برطرف میکند.
نامهای دوتایی فارسی مانند «شیر دریایی»، «لالهٔ واژگون» یا «قزل‌آلای رنگین‌کمان» هم دو بخش دارند (نوع کلی و یک ویژگی)، اما عامیانه‌اند، قاعدهٔ علمی ندارند و ممکن است از جایی به جای دیگر فرق کنند. برای گفت‌وگوی روزمره مفیدند، ولی در علم از نام لاتین استفاده میشود.
گونه، دورگه و نژاد
گونه گروهی از جانداران است که میتوانند با هم آمیزش کنند و فرزندان زایا پدید آورند. گاهی دو گونهٔ متفاوت با هم آمیزش میکنند، اما فرزندشان توانایی تولیدمثل ندارد؛ چنین فرزندی دورگه نامیده میشود. قاطر حاصل آمیزش اسب و الاغ است: اسب ۶۴ و الاغ ۶۲ کروموزوم دارد و قاطر ۶۳ کروموزوم. این کروموزومها در تقسیم کاستمان (میوز) نمیتوانند درست جفت شوند و گامت سالم ساخته نمیشود؛ پس قاطر عقیم است و گونه‌ای جدید به شمار نمی‌آید.
نژاد و زیرگونه تقسیم‌بندی‌هایی درون یک گونه‌اند. انسانهایی که نسل‌ها در مناطق گوناگون جهان زیستهاند ظاهر متفاوتی دارند، اما همه یک گونه‌اند و فرزندان زایا پدید می‌آورند.
| جاندار | نمونه‌های درون گونه | علت تفاوت |
|---|---|---|
| ببر | ببر بنگال، ببر سیبری، ببر مازندران (منقرض) | زیستگاه، رنگ و اندازه |
| سگ | نژادهای گله، شکاری، نگهبان | انتخاب انسان در پرورش |
| گاو | نژادهای شیری و گوشتی و بومی | پرورش برای هدف‌های گوناگون |
در گیاهان بیشتر از رقم سخن میگویند و دورگه‌سازی در آنها رایج‌تر است. معیارهای این تقسیم‌ها ظاهر، زیستگاه، ژنتیک، رفتار و توانایی آمیزش‌اند.
باکتریها
باکتریها فرمانروی جداگانه دارند، چون پیش‌هسته‌ای (پروکاریوت) هستند؛ یعنی هستهٔ مشخص و اندامک‌های غشادار ندارند. تک‌یاخته‌ای‌اند، اندازه‌شان چند میکرومتر است، از نخستین جانداران زمین بوده‌اند و تقریباً همه جا، حتی در محیط‌های بسیار اسیدی یا پرتوزا، زندگی میکنند. برخی فتوسنتز میکنند، برخی همزیست و برخی انگل‌اند. تعدادشان شگفت‌انگیز است؛ اگر هر گرم خاک ده‌ها میلیون باکتری داشته باشد، خاک یک گلدان کوچک میلیاردها باکتری دارد. شمار باکتریهای مفید بسیار بیشتر از بیماری‌زاهاست.
رنگآمیزی گرم
بیشتر بخش‌های یاخته بی‌رنگ و شفاف‌اند و زیر میکروسکوپ خوب دیده نمی‌شوند؛ رنگآمیزی آنها را آشکار میکند. رنگآمیزی گرم که دانشمندی به همین نام پایه‌گذاری کرد، باکتریها را بر پایهٔ ساختار دیوارهٔ یاخته دو گروه میکند:
| مرحله | باکتری گرم مثبت | باکتری گرم منفی |
|---|---|---|
| رنگ بنفش (کریستال ویوله) و سپس ید | بنفش | بنفش |
| شستن با الکل | بنفش می‌ماند | بی‌رنگ میشود |
| رنگ قرمز (سافرانین) | بنفش | صورتی تا قرمز |
علت: دیوارهٔ باکتریهای گرم مثبت لایهٔ ضخیمی از پپتیدوگلیکان دارد که رنگ بنفش را نگه میدارد. در گرم منفی‌ها این لایه نازک است و غشایی بیرونی دارد و الکل رنگ بنفش را میشوید. این روش به پزشکان در شناسایی باکتری و انتخاب آنتیبیوتیک کمک میکند؛ مثلاً پنیسیلین بر بسیاری از گرم مثبت‌ها اثر بیشتری دارد. برخی باکتریها مانند عامل سل با این روش به‌خوبی شناسایی نمی‌شوند. گرم مثبت یا منفی بودن فقط نوع دیواره را نشان می‌دهد، نه خوب یا بد بودن باکتری را.
جلبک‌ها و کاربردهای آنها
مسائل اقتصادی و اجتماعی بر جهت پژوهش‌ها اثر دارند و جلبک‌ها امروز نقش مهمی در صنعت دارند. گاهی جلبک‌هایی کشف میشوند که ظاهرشان بسیار شبیه گونه‌های شناخته‌شده است، اما بررسی DNA نشان می‌دهد گونه‌ای جدیدند. کاریوتیپ یعنی تعداد، اندازه و شکل کروموزومها هم در طبقه‌بندی امروزی اهمیت دارد؛ انسان ۴۶ کروموزوم (۲۳ جفت) دارد. رفتار (مانند آواز پرندگان)، زیستگاه، فصل تولیدمثل و غذا هم از معیارهای کمکی‌اند.
- جلبک‌های قرمز منبع ید و پتاسیم‌اند که در صنایع صابون‌سازی و شیشه‌سازی به کار می‌روند. افزودن جلبک به خوراک دام و طیور، به سبب ید، پروتئین، ویتامین‌ها، اسیدهای چرب امگا-۳ و رنگدانه‌ها، کیفیت شیر و تخم‌مرغ را بهتر میکند.
- آگار ماده‌ای ژله‌ای از دیوارهٔ یاختهٔ جلبک قرمز است. جلبک را می‌جوشانند، صاف و خشک میکنند تا پودر شود. آگار پایهٔ محیط کشت میکروب‌ها در آزمایشگاه است و در صنایع لبنی، دارویی، آرایشی و غذایی جایگزین ژلاتین میشود. سواحل جنوبی ایران، به‌ویژه هرمزگان، از نظر گونه‌های جلبک غنی‌اند.
- ژلاتین، برخلاف آگار، منشأ جانوری دارد و از کلاژن پوست، استخوان و غضروف به دست می‌آید؛ بیشترش پروتئین است، ولی بهتنهایی منبع کاملی برای همهٔ آمینواسیدهای ضروری نیست.
- دیاتومه‌ها جلبک‌هایی با پوستهٔ سیلیسی زیبا هستند که در آب شور و شیرین زندگی میکنند و با فتوسنتز غذای جانداران آبزی را فراهم میکنند؛ در پرورش میگو هم به کار می‌روند. سنگوارهٔ آنها سنگی به نام دیاتومیت ساخته که در فیلترها و ساینده‌ها کاربرد دارد.
اشتباه‌های رایج
- نام علمی دو بخش دارد؛ نام گونه بهتنهایی کافی نیست.
- یک جنس می‌تواند چند گونه داشته باشد.
- همهٔ انسان‌ها یک گونه‌اند.
- قاطر دورگهٔ عقیم است، نه گونهٔ جدید.
- بیشتر باکتریها مفیدند و باکتریها هستهٔ مشخص ندارند.