Systematik

In der Biologie beinhaltet die Systematik die Bestimmung und Benennung der Lebewesen und ihre Zuordnung zu einem formalen System. Nur wenn die unglaublich vielen Lebensformen der Erde benannt und nach einer bestimmten Systematik geordnet sind, wissen Biologen (vor allem auf internationaler Ebene) eindeutig, um welches Lebewesen es sich jeweils bei Forschungsarbeiten oder in Veröffentlichungen handelt. Anhand wichtiger Eigenschaften der einzelnen Organismen werden Gruppen festgelegt, deren Mitglieder übereinstimmende Merkmale aufweisen, die sich von den Merkmalen anderer Gruppen deutlich unterscheiden. In der modernen Systematik gilt es insbesondere, Artengruppen so abzugrenzen, dass die Einteilung entwicklungsgeschichtliche Abläufe widerspiegelt, die zur Entstehung der einzelnen Lebensformen geführt haben (zu Zeiten Carl von Linnés wurden Arten lediglich auf der Basis leicht zu erkennender äußerer Merkmale eingeordnet). Die Gruppen bilden eine Art Pyramide oder Hierarchie, deren einzelne Ebenen dem unterschiedlichen Grad der entwicklungsgeschichtlichen Verwandtschaft entsprechen. Am unteren Ende der Hierarchie stehen mehrere Millionen Arten, die jeweils aus einzelnen, nahe verwandten Lebewesen bestehen. Das obere Ende der Hierarchie bilden die Organismenreiche, die sehr viele, teilweise nur weitläufig verwandte Arten umfassen. Um ein System zu schaffen, das die Verhältnisse in der Natur so gut wie möglich abbildet, werden Anatomie, Physiologie, Genetik Vererbungslehre; ein wichtiger Teil ist die Pilzgenetik. , Verhalten, Ökologie und Fossilfunde sehr vieler Lebewesen untersucht und miteinander verglichen. Heute sind über 1,5 Millionen Arten bekannt und zumindest teilweise beschrieben, aber weitaus mehr gilt es noch zu entdecken. Zu diesen Untersuchungen tragen alle Fachgebiete der Biologie bei. Die Disziplinen, die sich unmittelbar mit Fragen der Einordnung von Arten beschäftigen, sind Taxonomie Ebenso wie in den klassischen Bereichen der Biologie, Zoologie und Botanik, ergab sich auch in der Mikrobiologie die Notwendigkeit, die und Systematik. Diese beiden Gebiete überschneiden sich erheblich, aber während die Taxonomie primär die Benennung (Nomenklatur) und den Aufbau hierarchischer Systeme im Fokus hat, befasst sich die Systematik eher mit der Aufklärung entwicklungsgeschichtlicher Verwandtschaftsverhältnisse.

Die unterste Kategorie der Hierarchie ist die Art, und sie gilt auch als die einzige Gruppe, die in der Natur tatsächlich vorhanden ist. Die höheren Kategorien repräsentieren abstrakte Artengruppen. Eine Art besteht aus Individuen, die sich in vielen wichtigen Eigenschaften ähneln, die sich untereinander paaren und fruchtbare Nachkommen hervorbringen, sofern es sich um eine Spezies mit sexueller Fortpflanzung handelt. Die Kreuzung mit Lebewesen anderer Arten ist entweder überhaupt nicht möglich, oder die dabei entstehenden Nachkommen sind unfruchtbar. Arten, die sich untereinander nicht kreuzen, deren Verwandtschaft aber an Merkmalen zu erkennen ist, die von einem gemeinsamen Vorfahren übernommen wurden, bilden eine Gattung Die Gattung ist eine systematische Kategorie oberhalb der Art, die mehrere Arten zusammenfasst. . Die einzelnen Arten einer Gattung tragen einen zweiteiligen Namen (Binominalnomenklatur). Das erste Wort ist der Name der Gattung, und das zweite – meist ein beschreibendes oder geographisches Adjektiv – bezeichnet die einzelne Art. Diese Art der Benennung wurde 1758 von dem schwedischen Naturforscher Linné eingeführt, der die moderne Taxonomie begründete. Er verwendete lateinische Namen, weil sich die Gelehrten seiner Zeit in dieser Sprache verständigten. Dem Menschen gab Linné den Gattungsnamen Homo (Mensch) und die Artbezeichnung sapiens (weise).

Beim weiteren Aufbau der systematischen Hierarchie fasst man die Gattungen zu Familien zusammen, die Familien zu Ordnungen, die Ordnungen zu Klassen, die Klassen zu Stämmen und die Stämme zu Organismenreichen. Die Organismengruppen innerhalb dieser sieben Hauptebenen der Hierarchie bezeichnet man als Taxa. Die Definition eines Taxons beinhaltet jeweils die wichtigsten Merkmale, die alle in ihm enthaltenen Taxa gemeinsam haben. Zur weiteren Unterteilung kann man die einzelnen Ebenen mit den Zusätzen Über- oder Unter- versehen. Außerdem gibt es in komplizierten Systemen noch Zwischenstufen wie die Kohorte (zwischen Klasse und Ordnung) und den Tribus (zwischen Familie und Gattung). Ein monophyletisches Taxon sollte auf allen Ebenen eine gemeinsame entwicklungsgeschichtliche Herkunft beinhalten, d. h. alle Mitglieder sollten nur von einem dieser gemeinsamen Vorfahren abstammen. Gehören zu einem allgemein anerkannten Taxon zwei oder mehr Gruppen, die durch konvergente Evolution viele gemeinsame Eigenschaften haben, obwohl sie zu unterschiedlichen Abstammungslinien gehören, spricht man von einem polyphyletischen Taxon. In dem Fall versucht man in der Regel, das Taxon neu zu definieren, so dass es monophyletisch wird.

Zwei Reiche von Lebewesen, die Plantae (Pflanzen) und die Animalia (Tiere) erkannte Aristoteles schon im 4. Jahrhundert v. Chr., als er das erste biologische System aufstellte. Fest im Boden verwurzelte Pflanzen unterscheiden sich in Lebensweise und Evolution so stark von den zumeist beweglichen Tieren, die ihre Nahrung fressen, dass diese Vorstellung von den zwei Reichen bis vor nicht allzu langer Zeit erhalten blieb. Erst im 19. Jahrhundert, als man schon lange wusste, dass sich Einzeller nicht ohne weiteres in diese beiden Kategorien einordnen lassen, kam der Gedanke auf, für die einzelligen Lebewesen ein drittes Reich zu schaffen; man nannte es Protista. Und obwohl man außerdem bereits die Photosynthese Die Photosynthese ist eine Stoffwechselreaktion chlorophyllhaltiger Organismen (grüne Pflanzen sowie einige Bakterien und Algen), bei der organische Verbindungen aus anorganischen kannte und wusste, dass sie die wichtigste Methode der Pflanzen zur Nährstoffproduktion ist, ordnete man die Pilze Pilze sind chlorophyllfreie Organismen mit heterotropher Ernährungsweise (Ernährung durch Aufnahme organischer Nahrung), die sich durch Sporen verbreiten und vermehren. Alle , die sich durch Absorption Der Begriff kommt aus dem Lateinischen: absorbere = aufnehmen. Die Absorption ist die Aufnahme von Energie z. B. von Strahlungs- von Nährstoffen ernähren, wegen ihrer sesshaften Lebensweise weiterhin den Pflanzen zu. Nachdem aber in jüngster Zeit immer bessere Methoden zur Untersuchung der Zellen zur Verfügung standen, stellte sich zunehmend deutlicher heraus, dass die wichtigste Trennlinie in der Welt des Lebendigen nicht zwischen Pflanzen und Tieren verläuft, sondern zwischen Lebewesen, deren Zellen einen abgegrenzten Zellkern besitzen, und jenen, bei denen ein solcher membranumhüllter Kern fehlt. Die kernlosen Zellen werden als Prokaryonten Prokaryonten sind Einzeller, denen ein von einer Membran umhüllter Zellkern fehlt. Die Gene sind in einem ringförmigen Strang angeordnet und („vor dem Kern“), und solche mit einem Zellkern Eukaryonten („echter Kern“) bezeichnet. Prokaryontenzellen besitzen auch keine Organellen ( Mitochondrien Mitochondrien sind die Energiefabriken der Zellen. Sie sind spezielle Zellorganellen mit Doppelmembranen. Je nach Art der Zelle variiert die Anzahl , Chloroplasten, hochentwickelte Flagellen Siehe Pilze. und andere spezialisierte Zellstrukturen), von denen zumindest einige in allen Eukaryontenzellen vorkommen. Zu den Prokaryonten gehören die Bakterien Der Begriff Bakterien (Bacteria) ist aus dem altgriechischem (bakterion = Stäbchen) abgeleitet und wird in der Mikrobiologie traditionell für alle und die Cyanobakterien Cyanobakterien wurden früher auch als Blaualgen bezeichnet. Es handelt sich um eine Gruppe einzelliger, photosynthetisch aktiver Lebewesen, die weder einen , die man deshalb in der modernen Taxonomie in ein eigenes Reich mit der Bezeichnung Monera oder Prokaryotae einordnet. Die Eukaryontenzellen entstanden viel später als symbiotische Verbindung zwischen Prokaryonten. Das Reich der Protista umfasst eine große Vielfalt von Einzellern, von denen manche allein leben, während andere Kolonien bilden. Wahrscheinlich sind alle Lebewesen in den Reichen der Vielzeller aus Protisten hervorgegangen. Das Tierreich (Animalia) besteht aus vielzelligen Organismen, deren Zellen in unterschiedlichen Geweben vorhanden sind; außerdem sind Tiere mit Hilfe kontraktionsfähiger Gewebe ganz oder teilweise beweglich, und sie verdauen ihre Nahrung im Körperinneren. Die vielzelligen Lebewesen des Pflanzenreiches haben in der Regel Zellen mit einer Zellwand Eine Zellwand ist eine aus Polymeren aufgebaute Hülle, die in der Regel die Zellen von Bakterien, Archaeen, Pflanzen und Pilzen . In den Zellen befinden sich Chloroplasten, in denen sie durch Photosynthese ihre eigenen Nährstoffe Nährstoffe dürfen weder mit den Begriffen Nährboden oder Nährmedien verwechselt werden. Mit Nährstoffe werden die Partikel bezeichnet, die sich als herstellen. Zum fünften Reich, den Pilzen (Fungi), gehören ebenfalls vielzellige Arten, die aber ihre Nahrung außerhalb des Körpers verdauen und die verdaute Nahrung durch Hyphen (aus dem griech. = das Gewebte) meistens verwendet für fadenförmige, evtl. verzweigte, Schimmelpilzzelle. Die Hyphen dienen der Ernährung oder der aufnehmen. Die Hyphen, aus denen ihr ganzer Körper besteht, sind Protoplasmaschläuche. Diese Einteilung der Lebewesen in fünf Reiche gründet sich also auf drei Organisationsebenen: Die erste ist die der sehr einfach gebauten Prokaryonten, zur zweiten gehören die immer noch recht einfach strukturierten einzelligen Eukaryonten, und die dritte ist die Ebene der komplexen, eukaryontischen Vielzeller. Auf der letztgenannten Ebene kann man drei Evolutionsrichtungen unterscheiden, die durch drei unterschiedliche Arten der Ernährung gekennzeichnet sind. Dies spiegelt sich in der unterschiedlichen Gewebeorganisation der Tiere, Pflanzen und Pilze wider.