Первоначальная версия системы классификации жизни британского зоолога Томаса Кавальер-Смита появилась в 1978 году. [1] [2] Эта первоначальная система продолжала модифицироваться в последующих версиях, которые были опубликованы до его смерти в 2021 году. Как и в классификациях других, таких как Карл Линней , Эрнст Геккель , Роберт Уиттакер и Карл Вёзе , классификация Кавальер-Смита пытается включить последние разработки в таксономии., [3] [4] Кавальер-Смит использовал свои классификации, чтобы выразить свое мнение об эволюционных отношениях между различными организмами, в основном микробными. Его классификации дополняли его идеи, изложенные в научных публикациях, докладах и диаграммах. Различные итерации могли иметь более широкую или узкую область действия, включать различные группировки, обеспечивать большую или меньшую детализацию и размещать группы в различных расположениях по мере изменения его мышления. Его классификации оказали большое влияние на современную таксономию, особенно протистов. [ необходима цитата ]
Кавальер-Смит опубликовал множество работ по классификации простейших . Одним из его главных вкладов в биологию было предложение о новом царстве жизни: Chromista , хотя полезность этой группировки сомнительна, учитывая, что, как правило, она является произвольной (полифилетической) группировкой таксонов. Он также предположил, что все chromista и alveolata имеют одного общего предка, что позже было опровергнуто исследованиями морфологических и молекулярных доказательств в других лабораториях. Он назвал эту новую группу Chromalveolates . Он также предложил и назвал многие другие таксоны высокого ранга, такие как Opisthokonta (1987), Rhizaria (2002) и Excavata (2002), хотя сам он последовательно не включает Opisthokonta в качестве формального таксона в свои схемы. Вместе с Chromalveolata, Amoebozoa (он изменил их описание в 1998 году) и Archaeplastida (которые он называл Plantae с 1981 года) эти шесть легли в основу таксономии эукариот в середине 2000-х годов. Он также опубликовал огромное количество работ по таким вопросам, как происхождение различных клеточных органелл (включая ядро , митохондрии ), эволюция размера генома и эндосимбиоз . Хотя они довольно известны, многие из его утверждений были спорными и до сих пор не получили широкого признания в научном сообществе . Совсем недавно он опубликовал статью, в которой ссылался на парафилию своего бактериального царства, происхождение Neomura от Actinobacteria и таксономию прокариот .
По данным Palaeos.com :
Профессор Кавальер-Смит из Оксфордского университета создал большой объем работ, которые хорошо оценены. Тем не менее, он противоречив в том смысле, что его немного трудно описать. Проблема может быть в стиле письма. Кавальер-Смит имеет тенденцию делать заявления там, где другие использовали бы повествовательные предложения, использовать повествовательные предложения там, где другие выразили бы свое мнение, и выражать мнения там, где ангелы побоялись бы ступить. Кроме того, он может показаться высокомерным, реакционным и даже извращенным. С другой стороны, у него долгая история того, что он был прав, когда все остальные были неправы. На наш взгляд, все это затмевается одним несравненным достоинством: тем фактом, что он будет бороться с деталями. Это делает очень длинные, очень сложные статьи и вызывает всевозможные темные ропоты, рвение волос и скрежет зубов среди тех, кому поручено попытаться объяснить его взгляды на раннюю жизнь. См., [например], Zrzavý (2001) [5] [и] Patterson (1999). [6] [7] [8] Тем не менее, он рассматривает все соответствующие факты. [9]
Использование слова « царство » для описания основной ветви живого мира восходит к Линнею (1707–1778), который разделил естественный мир на три царства: животное , растительное и минеральное . [10] [11] Таксоны «царство животных» (или царство Animalia ) и «царство растений» (или царство Plantae ) по-прежнему используются некоторыми современными эволюционными биологами . Первоначальные цели классификации Кавальер-Смита, простейшие, были классифицированы как члены животного царства, [12] а многие водоросли считались частью растительного царства. С ростом понимания того, что животные и растения охватывают неродственные таксоны, использование системы двух царств было отвергнуто специалистами. Она по-прежнему используется в менее критических кругах.
К середине девятнадцатого века микроскопические организмы обычно делили на четыре группы:
В 1858 году Ричард Оуэн (1804–1892) предложил возвести тип животных Protozoa в статус царства. [13] В 1860 году Джон Хогг (1800–1869) предложил объединить простейших и протофитов в новое царство, которое он назвал «Regnum Primigenum» (царство примитивных). По словам Хогга, эта новая схема классификации предотвратила «ненужную проблему споров об их предполагаемой природе и бесполезных попыток отличить Protozoa от Protophyta». В 1866 году Эрнст Геккель (1834–1919) предложил название « Protista » для первобытного царства и включил бактерии в это третье царство жизни. [11] [14] )
К 1959 году Роберт Уиттакер предложил выделить грибы, которые ранее классифицировались как растения, в отдельное царство. Поэтому он разделил жизнь на четыре царства, такие как:
Уиттекер разделил Протисты на два подцарства:
Бактерии принципиально отличаются от эукариот (растений, животных, грибов, амеб , простейших и хромист ). У эукариот есть клеточные ядра , у бактерий их нет. В 1969 году Уиттекер возвел бактерии в ранг царства. Его новая система классификации разделила живой мир на пять царств:
Царство Monera можно разделить на две отдельные группы: эубактерии (истинные бактерии) и архебактерии ( археи ). В 1977 году Карл Вёзе и Джордж Э. Фокс установили, что архебактерии (метаногены в их случае) генетически отличаются (на основе их генов рибосомной РНК) от бактерий, поэтому жизнь можно разделить на три основные линии, а именно:
В 1990 году Вёзе ввел принцип «домен выше королевства», создав трехдоменную систему :
Но Кавальер-Смит считал архебактерии царством. [19]
К 1981 году Кавальер-Смит разделил всех эукариот на девять царств. [20] В нем он выделил Chromista в отдельное царство некоторых простейших. [21]
Большинство хромистов фотосинтезируют . Это отличает их от большинства других простейших, у которых отсутствует фотосинтез. И у растений, и у хромистов фотосинтез происходит в хлоропластах . Однако у растений хлоропласты расположены в цитозоле , тогда как у хромистов хлоропласты расположены в просвете их шероховатого эндоплазматического ретикулума . Это отличает хромистов от растений. [13]
Основываясь на добавлении Chromista в качестве царства, он предположил, что даже с его девятью царствами эукариот, «лучшей для общенаучного использования является система из семи царств» [20] , которая включает:
В 1983 году Кавальер-Смит адаптировал термин Archezoa, ранее использовавшийся Геккелем, Перти и для простейших, у которых отсутствуют митохондрии . [22] Первоначально таксон включал совершенно не связанные между собой метамонады и микроскопридии, а затем расширился, включив другие не связанные между собой таксоны, так что термин стал относиться ко многим различным группам простейших. [23] [24] [25] [ 26 ] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] Первоначально он рассматривал его как подцарство, но к 1989 году, с установлением Chromista как отдельного царства, он стал рассматривать его как царство. [19]
Archezoa в настоящее время не существует. [40] Теперь он относит бывших членов царства Archezoa к типу Amoebozoa. [41]
Кавальер-Смит назвал то, что осталось от царства протистов, после того как он удалил царства Archezoa и Chromista, «царством Protozoa». В 1993 году это царство содержало 18 типов, как показано в следующей таблице. [13] Первое крупное разделение основывалось на наличии или отсутствии диктиосом, хотя впоследствии в «Adictyozoa» был продемонстрирован аппарат Гогли. [42]
Тип Opalozoa был создан Кавальер-Смитом в 1991 году. [45]
К 1998 году Кавальер-Смит сократил общее количество царств с восьми до шести: Animalia, Protozoa, Fungi, Plantae (включая красные и зеленые водоросли ), Chromista и Bacteria. [44]
Пять из царств Кавальера-Смита классифицируются как эукариоты , как показано на следующей схеме:
Эукариоты делятся на две основные группы: Unikont и Bikont. Uniciliates — это клетки с одним жгутиком , и Unikont произошли от Uniciliates. У Unikont клеток часто есть только одна центриоль . У Biciliate клеток два жгутика, и Bikont произошли от Biciliates. Biciliates претерпевают ресничную трансформацию, превращая более молодой передний жгутик в непохожий более старый задний жгутик. Животные и грибы являются Unikont, в то время как растения и хромисты являются Bikont. Некоторые простейшие являются Unikont, в то время как другие являются Bikont.
Бактерии (= прокариоты) подразделяются на эубактерии и архебактерии. По мнению Кавальер-Смита, эубактерии — старейшая группа наземных организмов, которые все еще живут. Он классифицирует группы, которые, по его мнению, моложе (архебактерии и эукариоты), как Neomura.
В 1993 году Кавальер-Смит классифицировал Myxozoa как простейшее parvkingdom . К 1998 году он переклассифицировал его как подцарство животных. Myxozoa содержит три типа: Myxosporidia , Haplosporidia и Paramyxia, которые были переклассифицированы как животные вместе с Myxozoa. Аналогичным образом Кавальер-Смит переклассифицировал тип простейших Mesozoa как подцарство животных.
В его схеме 1998 года царство животных было разделено на четыре подцарства:
Он создал пять новых типов животных:
и выделили в общей сложности 23 типа животных, как показано здесь:
Согласно предложенной Кавальер-Смитом системе классификации, простейшие обладают следующими чертами:
Организмы, не соответствующие этим критериям, были перенесены Кавальер-Смитом в другие царства.
В 1993 году Кавальер-Смит разделил царство Protozoa на два подцарства и 18 типов. [13] К 2003 году он использовал филогенетические данные, чтобы пересмотреть общее количество предложенных типов до 11: Amoebozoa, Choanozoa, Cercozoa, Retaria, Loukozoa, Metamonada, Euglenozoa, Percolozoa, Apusozoa, Alveolata, Ciliophora и Miozoa. [43]
У амебозоа нет жгутиков, и их трудно классифицировать как униконтных или биконтных на основе морфологии . В своей схеме классификации 1993 года Кавальер-Смит неправильно классифицировал амеб как биконтных. Исследования слияния генов позже показали, что клада Amoebozoa была предковой уникилиатной. В своей схеме классификации 2003 года Кавальер-Смит переназначил амебозоа в кладу униконтных вместе с животными, грибами и типом простейших Choanozoa. Растения и все другие простейшие были отнесены Кавальер-Смитом в кладу Bikont. [43]
Схема классификации Кавалье-Смита 2003 года:
К сентябрю 2003 года древо жизни Кавалер-Смита выглядело так: [46]
На приведенном выше дереве традиционные царства растений, животных и грибов, а также предложенное Кавальер-Смитом царство Chromista показаны в виде листьев. Листья Eubacteria и Archaebacteria вместе составляют царство Bacteria. Все оставшиеся листья вместе составляют царство Protozoa.
К 2006 году микробное дерево Кавальера-Смита выглядело так: Дерево жизни Кавальера-Смита, 2006 [cstol 1]
Условные обозначения:
[A] Грамотрицательные бактерии с клеточной стенкой из пептидогликана , подобной хлоросоме . [B] Кислородный фотосинтез , Omp85 и четыре новые каталазы .
[C] Гликобактериальная революция: внешняя мембрана со вставкой липополисахаридов , гопаноидов , диаминопимелиновой кислоты , ToIC и TonB . [D] Фикобилиновые хромофоры .
[E] Жгутики .
[F] Четыре секции: аминокислота в HSP60 и FtsZ и домен в РНК-полимеразах β и σ.
[G] Эндоспоры .
[H] Грамположительные бактерии: гипертрофия пептидогликана стенки , фермент сортаза и потеря внешней мембраны.
[I] Глицерол- 1-P -дегидрогеназа .
[J] Протеасома и фосфатидилинозитол .
[K] Революция Neomura : Замена пептидогликана гликопротеинами и липопротеинами .
[L] Обратная ДНК - гираза и эфирные липидные изопреноиды .
[M] Фагоцитоз .
К 2010 году появились новые данные, которые показали, что Unikonts и Bikonts, которые изначально считались отдельными из-за явно разной организации ресничек и цитоскелета, на самом деле более похожи, чем считалось ранее. В результате Кавальер-Смит пересмотрел приведенное выше дерево и предложил переместить его корень так, чтобы он находился между царствами Excavata и Euglenozoa. [47]
В 1987 году Кавальер-Смит представил классификацию, разделенную на два надцарства (Prokaryota и Eukaryota) и семь царств: два прокариотических царства (Eubacteria и Archaebacteria) и пять эукариотических царств (Protozoa, Chromista, Fungi, Plantae и Animalia). [48]
Кавальер-Смит и его коллеги пересмотрели классификацию в 2015 году и опубликовали ее в PLOS ONE . В этой схеме они заново ввели классификацию с разделением суперцарства прокариот на два царства: Бактерии (=Эубактерии) и Археи (=Археобактерии). Это основано на консенсусе в Таксономическом очерке бактерий и архей (TOBA) и Каталоге жизни . [49]
Роберт Уиттакер (1969) пять королевств.