16. Eliömaailman luokittelu

Luvun sisältö

  • 16. Johdanto
  • 16.1 Luokittelun tasot
  • 16.2 Tieteellinen lajinimi
  • 16.3 Luokittelun työvälineitä
  • 16.4 Luokittelun ylimmät tasot: kunnat ja domeenit

16. Johdanto

vanamo_oharma_eoppi_1087_peda.jpg​Ihmisellä on aina ollut tarve luokitella ja nimetä tuntemiaan esineitä ja asioita. Ruotsalainen luonnontieteilijä Carl von Linné (1707–1778) kehitti eliöiden systemaattisen luokittelujärjestelmän ja antoi lajeille tieteelliset kaksiosaiset nimet. Linnén nimi löytyy myös vanamon tieteellisestä nimestä (Linnaea borealis).

Ihminen on selvittänyt maapallolla elävien eliölajien lukumäärää pian 300 vuoden ajan, mutta silti arviot kokonaislajimäärästä vaihtelevat suuresti. Eniten tuntemattomia lajeja on monimuotoisissa trooppisissa sademetsissä ja vaikeasti saavutettavissa valtamerien syvänteissä. Uusia, tieteelle aikaisemmin tuntemattomia lajeja löydetään maailmasta vuosittain jopa yli 20 000.

16.1 Luokittelun tasot

risteyma-slide-2.pngLajilla tarkoitetaan biologisen lajimääritelmän mukaan sellaisia eliöitä, jotka pystyvät lisääntymään keskenään ja saamaan lisääntymiskykyisiä (fertiilejä) jälkeläisiä. Samaan lajiin kuuluvilla yksilöillä on perimä hyvin samankaltainen. Niinpä niiden rakenteelliset ominaisuudet ovat hyvin samanlaisia.

Lähisukuiset lajit voivat joskus risteytyä keskenään. Hevosen ja aasin jälkeläinen on muuli. Muuleja käytetään usein kanto- ja vetojuhtina niiden "varmajalkaisuuden" takia. Koska muuli on lisääntymiskyvytön (steriili), hevonen ja aasi kuuluvat biologisen lajimääritelmän mukaan eri lajiin.

Läheistä sukua keskenään olevat lajit kuuluvat samaan sukuun. Läheiset suvut kuuluvat samaan heimoon, heimot lahkoon, lahkot muodostavat luokkia ja luokat pääjaksoja (eläimet) tai kaaria (kasvit, sienet). Pääjaksoja ylempi luokittelutaso on kunta, esimerkiksi kasvi- ja eläinkunta. Kunnat jaetaan vielä kolmeen eri domeeniin, bakteereihin, arkkeihin ja aitotumaisiin. Tämän tieteellisen luokittelun alin taso eli perusyksikkö on laji. Eliökunnan luokituksen päätasot ovat siis: domeeni, kunta, pääjakso/kaari, luokka, lahko, heimo, suku ja laji.

Yhteiset ominaisuudet vähenevät, kun siirrytään suurempiin luokittelutasoihin. Luokkatasolle asti luokittelu on vielä melko yleispiirteistä. Esimerkiksi kaikki hyönteiset kuuluvat samaan luokkaan, vaikka hyönteisiin kuuluu paljon melko erilaisia lahkoja (esimerkiksi sudenkorennot ja täit). Kuitenkin kaikilla hyönteisillä (muun muassa kovakuoriaiset ja perhoset) on aina yhteisenä piirteenä kolme raajaparia. Samaan lahkoon kuuluvilla lajeilla on jo paljon samoja yhteisiä ominaisuuksia. Esimerkiksi perhoset ovat yksi monista hyönteislahkoista, jonka näkyvin yhteinen piirre on aikuisvaiheen yksilöissä olevat siivet. Kissan ja tiikerin kuuluminen samaan kissaeläinten heimoon on jo helppo ymmärtää niiden monien samankaltaisuuksien takia.

shutterstock_77351500.jpgEsimerkki tieteellisestä luokittelusta: karhu
  • Domeeni: Aitotumaiset Eukarya
  • Kunta: Eläinkunta Animalia
  • Pääjakso: Selkäjänteiset Chordata
  • (Alajakso: Selkärankaiset Vertebrata)
  • Luokka: Nisäkkäät Mammalia
  • Lahko: Petoeläimet Carnivora
  • Heimo: Karhut Ursidae
  • Suku: Karhut Ursus
  • Laji: Ursus arctos

16.2 Tieteellinen lajinimi

Sergey_Uryadnikov_shutterstock_286362773.jpgCarl von Linné otti käyttöön tieteelliset lajinimet 1700-luvulla. Biologiassa käytetään lajeista puhuttaessa kaksiosaista tieteellistä nimeä. Luokittelun ajatuksena on se, että tutkijat kaikkialla maailmassa voivat tietää yksiselitteisesti, mitä lajia muut tutkijat tarkoittavat tai ovat tarkoittaneet, kun käytetään kaikkialla eliöistä samoja tieteellisiä nimiä ja nimet ovat pysyviä. Tieteelliset nimet ovat aina kaksiosaisia. Lajin nimi koostuu sukuosasta ja lajiosasta. Sukuosa kirjoitetaan isolla ja lajiosa pienellä alkukirjaimella, ja tekstissä nimi kirjoitetaan usein kursiivilla. Esimerkiksi naurulokin tieteellinen nimi on Larus ridibundus. Tieteellisen nimen jälkimmäinen osa määrittelee lajin (ridibundus) ja ensimmäinen osa suvun (Larus), johon laji kuuluu. Myös kalalokki (Larus canus) kuuluu naurulokin kanssa samaan sukuun, mutta on eri lokkilaji.

Eliöiden luokittelu eli taksonomia on tärkeää biologiassa käytännön syistä. Sen avulla voidaan puhua eliöistä ryhminä ja ryhmiin kuuluvien eliöiden ominaisuuksista.

Aina ei kuitenkaan yksilöä pystytä varmasti tunnistamaan tiettyyn lajiin kuuluvaksi. Silloin esimerkiksi määritys ”Larus sp.” tarkoittaa käytännössä, että lintu on tunnistettu Larus-sukuun kuuluvaksi lokiksi, mutta lajia ei tiedetä. Merkintä ”sp.” johtuu latinan sanasta species, “laji”. Sitä käytetään suvun nimen jäljessä osoittamassa tarkemmin määrittämätöntä lajia.

Lajia pienempi taksonominen yksikkö on esimerkiksi alalaji. Alalajin nimessä käytetään kasvitieteessä yleensä subsp.- tai ssp. -lyhennettä (subspecies). Eläintieteessä kirjoitetaan alalajin nimi suoraan lajinimen perään, esimerkiksi Larus fuscus fuscus eli suomenselkälokki.

tiikoni_shutterstock_21774835_peda.jpg​Yleensä vain saman lajin yksilöt kykenevät lisääntymään keskenään ja tuottamaan lisääntymiskykyisiä jälkeläisiä. Kuitenkin luonnossa tunnetaan useita esimerkkejä lähisukuisten lajien risteytymisestä. Risteymät eli hybridit ilmaistaan käyttämällä ×-merkkiä kantalajien nimien välissä. Esimerkiksi metson ja teeren lajiristeymä, korpimetso, on tunnettu metsäkanalintujen välinen risteymä (Lyrurus tetrix × Tetrao urogallus).

Eliöiden nimeämisen periaatteena on antaa lajeille sellaiset nimet, jotka antavat osuvaa tietoa lajista – sen ulkonäöstä, elintavoista ja elinympäristöstä.

Kuvassa on tiikoni (Panthera tigris x Panthera leo).

16.3 Luokittelun työvälineitä

Bolton-linnaeus.jpgSystematiikka ja taksonomia ovat lähekkäisiä biologian aloja, jotka tutkivat eliöiden tieteellistä luokittelua Linnén luoman luokittelun pohjalta. Taksonomiaan kuuluu eliöiden kuvaus, nimeäminen ja ryhmittely. Systematiikka tutkii eliöiden monimuotoisuutta ja eliöiden välisiä sukulaisuussuhteita. Fylogenia kuvaa taas lajien polveutumis- eli kehityshistoriaa. Eliöiden välisiä sukulaisuussuhteita voidaan havainnollistaa haarautuvien sukupuiden avulla. Nykyinen lajien luokittelu painottaa lajien välisiä sukulaisuussuhteita ja evolutiivista kehitystä.

Linné luokitteli lajeja aikanaan lähinnä ulkonäön perusteella: vertailemalla rakenteen eroja ja samankaltaisuuksia. Jos eliöt muistuttavat rakenteellisesti toisiaan, niin voidaan olettaa niiden olevan myös sukua toisilleen, sillä mitä läheisempää sukua ne ovat toisilleen, sitä myöhemmin ne ovat kehittyneet eri suuntiin yhteisestä kantamuodosta.

Raajat_jsalomaa_eoppi_1254_peda.jpg​Samankaltainen rakenne voi kuitenkin harhauttaa. Linnuilla ja perhosilla on siivet, vaikka ne kuuluvatkin eri eliöryhmiin. Linnun ja perhosen siipi on esimerkki analogisesta (samantoimisesta) rakenteesta. Niillä on sama tehtävä, mutta eri kehityshistoriallinen alkuperä. Analogiset rakenteet ovat kehittyneet samantapaisiksi samanlaisiin ympäristöoloihin sopeutumisen tuloksena, mutta tämä ei ole merkki sukulaisuussuhteesta. Esimerkiksi perhosen ja lintujen siivet ovat siis kehittyneet konvergenttisen evoluution seurauksena.

Nykyinen luokittelu perustuu lajien välisiin sukulaisuussuhteisiin eli siihen, milloin ja missä järjestyksessä lajit ovat polveutuneet yhteisestä kantamuodosta. Selvitettäessä eliöiden välisiä sukulaisuussuhteita keskitytään homologisiin (samansyntyisiin) rakenteisiin ja elimiin, koska niillä on sama evolutiivinen alkuperä (kantamuoto). Sammakon raajan ja linnun siiven luuston rakenne on samanlainen, vaikka niiden toiminta on erilainen. Siispä sammakon ja linnun luuston samanlaisesta perusrakenteesta voidaan vetää johtopäätös näiden eri selkärankaislajien yhteisestä evolutiivisesta alkuperästä.

Yksilönkehitystä vertailemalla voidaan saada tietoa eliöryhmien sukulaisuussuhteesta ja systemaattisesta asemasta. Selkärankaisten alkiot muistuttavat alkuvaiheessa toisiaan, koska niillä on yhteinen alkuperä. Yksilönkehityksen edetessä eliöryhmäkohtaiset erot korostuvat.

GUDKOV_ANDREY_shutterstock_356597066.jpgNykyisin lajintunnistus ja luokittelu perustuvat hyvin monenlaisiin tuntomerkkeihin eliön rakenteessa ja eroihin eliöiden biokemiassa, solurakenteessa ja perimässä (DNA-molekyyli). DNA-rakenteen vertailu on erinomainen apu eliöiden luokittelussa ja sukulaisuussuhteita selvitettäessä. Mitä vähemmän eroa on kahden lajin yksilöiden DNA:n välillä, sitä läheisempää sukua lajit ovat keskenään. Ero ihmisen ja simpanssin perimässä on pieni, sillä perimän samankaltaisuus on lähes 99-prosenttista. Simpanssi on siten geneettisesti läheisempää sukua ihmiselle kuin esimerkiksi gorillalle. Perimänsä perusteella ihmistä onkin nimitetty epävirallisesti ”kolmanneksi simpanssiksi” simpanssin ja kongonsimpanssin (bonobo) kanssa.

Lajien perimän samankaltaisuutta ja sukulaisuussuhteita voidaan tutkia vertailemalla DNA:ta, kromosomilukumäärää ja kromosomeja. Yleensä jokaisella lajilla on lajityypillinen kromosomilukunsa. Ihmisen kromosomiluku on 46 ja simpanssin 48. Ihmislajiin johtava kehityslinja erkaantui simpanssien kanssa yhteisestä esivanhemmasta noin kuusi miljoonaa vuotta sitten.

Eläinten luokittelussa voidaan käyttää apuna myös niiden käyttäytymistä, sillä osa eläinten käyttäytymisestä on geeneistä johtuvaa (peritty käyttäytyminen). Esimerkiksi koiraeläinten viestinnässä käyttämät signaalit (esimerkiksi hännän asennot ja ääntely) ovat hyvin samanlaisia.

Tutkimuksen myötä käsitys lajien ja eliöryhmien välisistä sukulaisuussuhteista tarkentuu ja luokittelua joudutaan todennäköisesti muuttamaan. Esimerkiksi isopanda kuuluu karhujen heimoon, mutta pikkupanda on luokiteltu puolikarhuihin.

16.4 Luokittelun ylimmät tasot: kunnat ja domeenit

Tree_of_Living_Organisms_2.pngSolurakenteen perusteella eliöt voidaan luokitella kahteen osaan: esi- ja aitotumaisiin eliöihin. Kaikki muut paitsi arkit ja bakteerit ovat aitotumaisia eliöitä. Esitumaiset solut ovat kooltaan aitotumaisia pienempiä ja rakenteeltaan yksinkertaisempia. Esitumaisen eliön perintöaines on solulimassa, kun taas aitotumaisen eliön kromosomit geeneineen sijaitsevat tumakotelon sisällä tumassa.

Linné luokitteli aikanaan eliöt vain kahteen pääryhmään: kasvi- ja eläinkuntaan. Sittemmin tätä jakoa on tarkennettu ja muokattu. Esimerkiksi sienet on erotettu kasveista ja arkit bakteereista omiksi ryhmikseen.

Eliökunta on perinteisesti jaettu kuuteen kuntaan. Tämä kuuden kunnan järjestelmä jakaa eliöt 1) bakteereihin, 2) arkkeihin, 3) alkueliöihin eli protisteihin, 4) kasveihin, 5) sieniin ja 6) eläimiin. Molekyylibiologisten tutkimusten perustella on kuitenkin esitetty eliöiden jakamista kolmeen superkuntaan eli domeeniin: 1) arkkeihin, 2) bakteereihin ja 3) aitotumaisiin. Arkkeja ja bakteereja kutsutaan yhteisesti esitumaisiksi.

Kuusi kuntaa: arkit, bakteerit, alkueliöt eli protistit, sienet, kasvit ja eläimet

Kolme domeenia: arkit, bakteerit ja aitotumaiset (aitotumaisiin kuuluvat alkueliöt eli protistit, sienet, kasvit ja eläimet)

​​
Luokittelun kolmijakomallin käyttäminen on perusteltua, koska se kuvaa kuusikuntamallia paremmin eliöiden välisiä sukulaisuussuhteita ja siten niiden kehityshistoriaa. Aitotumaisiin kuuluvien sienten, kasvien ja eläinten väliset erot evolutiivisissa sukulaisuussuhteissa eivät ole niin suuria kuin erot bakteerien ja aitotumaisten välillä.

Luokittelu kuntiin ei ole ehdoton totuus, vaan se heijastelee aikaisemmin vallinnutta käsitystä lajien sukulaisuussuhteista. Eliökunnan luokittelu on muuttunut ja muuttuu ajan kuluessa. Esimerkiksi sienet on erotettu omaksi kunnaksi erilleen kasveista. Samoin arkit on siirretty luokittelussa omaan kuudenteen kuntaan erikseen bakteereista. Erityisesti alkueliöiden kunta on kirjava kokonaisuus, johon on sijoitettu kaikki muut eliöt paitsi esitumaiset, kasvit, eläimet ja varsinaiset sienet. Monesti alkueläimetkin luokitellaan vielä useiksi kymmeniksi “superkunniksi”.

Eliökunnan luokittelussa ei ole yhtä ainoaa oikeaa tapaa. Kuuteen kuntaan jakoa on käytetty esimerkiksi koulubiologiassa. Domeeneihin luokittelu on nykyisin käytössä erityisesti tieteessä.
Eliökunnan kuusi kuntaa ja kolme domeenia
KuntaDomeeniErityispiirteetEsimerkkilajeja
Bakteerit Bakteerit Pieniä, yksisoluisia, tumattomia. Sekä oma- että toisenvaraisia lajeja. Kolibakteeri, syanobakteerit
Arkit Arkit Pieniä, yksisoluisia, tumattomia. Sekä oma- että toisenvaraisia lajeja. Metanogeenit (metaania tuottavat arkit)
Alkueliöt eli protistit Aitotumaiset Yksi- ja monisoluisia, tumallisia lajeja. Sekä oma- että toisenvaraisia lajeja. Tohvelieläin, viher- ja ruskolevät, malarialoisio
Kasvit Aitotumaiset Monisoluisia, tumallisia lajeja. Suurin osa omavaraisia. Karhunsammal, sananjalka, mänty, voikukka
Sienet Aitotumaiset Yksi- ja monisoluisia, tumallisia lajeja. Toisenvaraisia Leivinhiiva, taulakääpä, valkokärpässieni
Eläimet Aitotumaiset Monisoluisia, tumallisia lajeja. Toisenvaraisia Korvameduusa, ritariperhonen, ihminen