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生物的类群与生物分界系统—自然科学基础

【摘要】:目前常用的生物分界系统是三主干六界的分界学说。病毒是不是生物,长期以来存在争议,在各种分界系统中都没有病毒分类地位。根据病毒所寄生的细胞不同,又可将病毒分为动物病毒、植物病毒和噬菌体三类。许多原生生物是单细胞,但细胞内有高度分化的复杂结构。原生生物界已有明显成形的细胞核,染色体由DNA和蛋白质组成,具有线粒体等细胞器,在自养类型中还有叶绿体。脊椎动物包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类。

为了便于对生物进行研究和利用,人们按照它们的异同程度,从简单到复杂、从低等到高等进行分类。200多年前,瑞典的博物学家林奈(C.V.Linné,1707—1778年)将生物分为植物动物两界系统,以后的生物学家,不断提出多种新的分类方法。1969年,魏泰克(R.H.Whittaker,1924—1980年)将整个生物界分成原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界五界系统。五界系统虽然能反映出生物间的亲缘关系和进化历程,但仍不够完善。近年来,根据分子生物学的研究成果,生物学家对五界系统进行了完善。

目前常用的生物分界系统是三主干六界的分界学说。三主干是真核生物、真细菌和古细菌三个主群。古细菌主群算一界,种类最少,大约有数十种到数百种。真细菌主群也算一界,它包括古细菌以外的所有原核生物。真核生物主群最庞大,包括原生生物、真菌、植物和动物四界。

病毒不具有细胞形态结构,它仅仅由核酸和蛋白质构成(图4-1-19)。病毒是不是生物,长期以来存在争议,在各种分界系统中都没有病毒分类地位。但是,人们一直以来又是把病毒当作重要的生物进行研究,因此,有人把病毒称作分子生物。

图4-1-19 噬菌体结构图

在自然界中,病毒种类很多,已知约有1000多种,形态多种多样。根据所含核酸不同,可将病毒分为DNA病毒和RNA病毒两类。根据病毒所寄生的细胞不同,又可将病毒分为动物病毒、植物病毒和噬菌体三类。

(一)古细菌界

古细菌又称作嗜极细菌,生活在极端环境(高温、高盐、高压、极端酸或碱等)中,在生理、生化和分子机制方面与真细菌之间存在着巨大的差别。根据所耐受的环境条件不同,可将它们分为嗜热菌、嗜冷菌、嗜盐菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜压菌等等。嗜热菌的生长温度为50~90℃,还有一些超嗜热菌能在90℃以上生长;嗜冷菌的最适生长温度是-2℃,高于10℃不能生长;嗜盐菌能生长在饱和的食盐水中;嗜酸菌能生长在pH<1的条件下;嗜碱菌能生长在pH>11的环境中;嗜压菌能生长在海平面下10 500 m深处,最适的压强为7×107~8×107Pa,能耐受的最高压强为108Pa。有些嗜极菌还能生长在多种极端参数的环境条件下,例如嗜热嗜酸菌能在pH 2.0以下和75℃以上环境中生长;嗜压菌生长于深海中,同时,承受深海中0℃左右的低温条件。

(二)真细菌界

真细菌界包括古细菌以外的所有原核生物。它们过着典型的独居或群居生活,单细胞,且细胞较小,细胞内没有成形的核,没有核膜,只有一个核区,染色体仅由裸露的DNA分子组成,没有线粒体、内质网、叶绿体等细胞器。通常以直接分裂进行繁殖,如细菌、蓝藻等属于此类(图4-1-20)。

图4-1-20 细菌和蓝藻的结构示意图

(三)原生生物界

本界包括所有单细胞真核生物。原生生物界是真核生物中最低等的类群,真菌界、植物界、动物界都起源于原生生物界。许多原生生物是单细胞,但细胞内有高度分化的复杂结构。原生生物界已有明显成形的细胞核,染色体由DNA和蛋白质组成,具有线粒体等细胞器,在自养类型中还有叶绿体。通常以核内有丝分裂进行无性繁殖,在寒冷或干旱等不良条件下,也可进行有性生殖,形成合子,度过不良环境。本界中有甲藻、金藻、裸藻、变形虫和草履虫等原生生物(图4-1-21)。

图4-1-21 几种常见的原生生物

(四)真菌界

真菌界是一类没有叶绿体,营腐生或寄生生活的生物,少数为单细胞,大多数为多细胞,形成分枝或不分枝的菌丝体。繁殖有无性繁殖和有性繁殖两种。本界包括各种霉菌,如青霉、曲霉、毛霉等,酵母菌、蕈类(如蘑菇)均属此类(图4-1-22)。

生物学中又把一群体形微小、结构简单的单细胞或多细胞的原核生物、真核生物以及没有细胞结构但具有生命现象的病毒总括在一起,统称为微生物。如病毒、支原体、螺旋体、细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、蕈菌、变形虫和单细胞藻类都属于微生物。绝大多数的微生物必须借助显微镜才能观察到。

图4-1-22 几种常见的真菌形态图

(五)植物界

植物界包括所有典型的多细胞植物,细胞结构复杂,大多数种类已有根、茎、叶的分化,已形成了维管束,输送水分和养料,能进行光合作用。生活史中有明显的世代交替(有无性生殖的孢子体世代和有性生殖的配子体世代)现象,在从低等生物向高等生物的进化过程中,配子体世代逐渐退化,而孢子体世代逐渐发达。植物界又可分为藻类植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物。

(六)动物界

动物界是生物界中种类最多的一大类,已知动物有150万种左右。动物不能进行光合作用,只能以植物、动物等现成的有机物为营养,是异养生物。多数种类具有完备的器官系统,特别是感觉、神经、运动等系统尤为发达。除少数低等类型外,都有较完善的有性生殖过程。按动物从低等到高等大致可分成无脊椎动物和脊椎动物两大类。无脊椎动物主要包括:海绵动物、腔肠动物、扁形动物、线性动物、环节动物、软体动物、节肢动物和棘皮动物等。脊椎动物是动物界中最高等的一类,体内都有一条许多脊椎骨连接而成的脊柱。脊椎动物包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类。