อนุกรมวิธานเเละความหลากหลายทางชีวภาพ

ความหลากหลายทางชีวภาพ (biodiversity) เเบ่งเป็น 3 ระดับ คือ

1.ความหลากหลายทางพันธุกรรม (genetic diversity) เป็นความแปรผันทางพันธุกรรมที่เกิดขึ้นในประชากรของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน

2.ความหลากหลายทางชนิด (species diversity) เป็นความแปรผันที่เกิดขึ้นในระดับกลุ่มของสิ่งมีชีวิต

3.ความหลากหลายทางระบบนิเวศ (ecological diversity) เป็นความหลากหลายของระบบนิเวศแต่ละแหล่ง เช่น ระบบนิเวศบนบก ระบบนิเวศเเหล่งน้ำ

เนื่องจากสิ่งมีชีวิตมีจำนวนมากมายหลายชนิด ดังนั้นวิชาที่กล่าวถึงการจัดลำดับจะเรียกว่าอนุกรมวิธาน (taxonomy) วิชาดังกล่าวประกอบด้วย

1.การจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต (classification)

2.การตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต (nomenclature)

3.การระบุชื่อวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตหรือหน่อยอนุกรมวิธานของสิ่งมีชีวิต (identification)

1. การจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต (classification)

นักอนุกรมวิธานจะมีการจัดลำดับขั้นของกลุ่มสิ่งมีชีวิตตามความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการและความเหมือนกันทั้งในด้านรูปร่าง สัณฐานวิทยา และหลักฐานทางชีวโมเลกุล โดยการจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิตจะมีลำดับขั้น (hierarchy) ต่างๆดังต่อไปนี้

แต่ละลำดับขั้นอาจจะจัดลำดับย่อยลงไปอีก เพื่อเพิ่มรายละเอียดในการจัดจำแนก เช่น subclass หรือ subphylum

การตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต (nomenclature)

ชื่อของสิ่งมีชีวิตแบ่งออกได้เป็น 3 ระบบหลัก คือ

1.ชื่อพื้นเมือง (vernacular name) – ชื่อที่ใช้ภาษาท้องถิ่นในการเรียกสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ

2.ชื่อสามัญ (common name) – ชื่อภาษาอังกฤษของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ

3.ชื่อวิทยาศาสตร์ (scientific name) – ชื่อสากลที่ใช้ในการเรียกชื่อของสิ่งมีชีวิตเพื่อแก้ปัญหาการสับสนจากชื่อพื้นเมืองและชื่อสามัญ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าใจตรงกันได้

หลักการในการตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตสรุปได้ดังนี้

1.ใช้เป็นภาษาละตินเป็นชื่อวิทยาศาสตร์ ถ้าเป็นภาษาอื่นจะต้องทำให้เป็นภาษาละตินก่อน

2.ชื่อแรกเป็นชื่อของจีนัส (generic name) ส่วนชื่อหลังเป็นชื่อระบุชนิด (specific epithat) ตามหลัก binomial nomenclature ของลินเนียส

3.ชื่อของจีนัส (generic name) พยัญชนะตัวแรกเป็นตัวพิมพ์ใหญ่ ชื่อระบุชนิด (specific epithat) จะใช้ตัวอักษรพิมพ์เล็กทั้งหมด

4.การเขียนชื่อวิทยาศาสตร์ทำได้ 2 แบบคือเขียนโดยใช้การขีดเส้นใต้ชื่อวิทยาศาสตร์ทั้งสองส่วนโดยที่เส้นทั้งสองไม่ติดกัน เช่น Homo sapiens หรือ ใช้ตัวเอียง (italic) แทนได้ เช่นHomo sapiens

5.ชื่อที่ถูกต้องของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งๆ (correct name) จะมีได้เพียงชื่อเดียว หากตั้งซ้ำที่เหลือชื่อจะเรียกว่า ชื่อพ้อง (synonym)

6.ถ้าทราบชื่อผู้ที่ตั้งชื่อ (author name) จะต้องลงชื่อของผู้ตั้งชื่อ ด้วยตัวพิมพ์ธรรมดาขึ้นต้นด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ แต่ไม่ต้องเอียงหรือขีดเส้นใต้ และใส่ปีที่มีการตีพิมพ์ผลงานการค้นพบท้ายชื่อ คั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาค

ชื่อวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตจำนวนมากอาจจะมีการบอกลักษณะ แหล่งที่พบ หรือตั้งให้เป็นเกียรติกับบุคคลอื่น ตัวอย่างเช่น

ปูเจ้าพ่อหลวง Potamon bhumibol bhummibol ตั้งให้เป็นเกียติกับพระเจ้าอยู่หัว

หอยทากสยาม Cryptozona siamensis siamensis เป็นการบ่งบอกแหล่งที่อยู่ในไทย

การระบุชื่อวิทยาศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต (Identification)

ไดโคโตมัสคีย์ (dichotomous key) เป็นเครื่องมือที่นักอนุกรมวิธานใช้ในการตรวจสอบชื่อวิทยาศาสตร์หรือกลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่กำลังศึกษา โดยทั่วไปไดโคโตมัสคีย์จะประกอบด้วย 2 ทางเลือกโดยจะพิจารณาจากลัษณะที่เห็นแตกต่างกันอย่างชัดเจน ในบางครั้งนักอนุกรมวิธานจะใช้เป็นรูปภาพแทนในการจัดจำแนกก็ได้ (pictorial key)

การแบ่งกลุ่มสิ่งมีชีวิตใหม่กับโดเมนที่เพิ่มขึ้นมา

ในอดีต การจัดสิ่งมีชีวิตเป็นหลัก โดยจะแบ่งออกเป็น 6 อาณาจักรใหญ่ คือ

1.อาณาจักรยูแบคทีเรีย (kingdom Eacteria)

2.อาณาจักรอาร์เคีย (kingdom Archaea)

3.อาณาจักรโปรติสตา (kingdom Protista)

4.อาณาจักรพืช (kingdom Plantae)

5.อาณาจักรฟังไจ (kingdom Fungi)

6.อาณาจักรสัตว์ (kingdom animaia)

เเต่ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ใช้หลักฐานทางพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลทำให้จำแนกสิ่งมีชีวิตออกเป็น 3 โดเมน คือ

1.โดเมนยูแบคทีเรีย (Domain Eubacteria) – แบคทีเรียทั่วไปที่พบในธรรมชาติ

2.โดเมนอาร์เคีย (Domain Archaea) – แบคทีเรียโบราณที่พบในสภาพแวดล้อมรุนแรง

3.โดเมนยูคาเรีย (Domain Eukarya) – โพรติสต์ ฟังไจ พืช และสัตว์

ความแตกต่างของสิ่งมีชีวิตทั้ง 3 โดเมนสามารถสรุปได้ดังตารางต่อไปนี้

อาราจักรยูแบคทีเรีย (kingdom Eubacteria) 

ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในอาณาจักรยูแบคทีเรีย สรุปได้ดังนี้

มีเซลล์เดียวและมีเซลล์เป็นแบบโพรคาริโอต DNA ที่มีลักษณะเป็นวงปิด (circular DNA) และไม่มีโปรตีนฮิสโตน มีรูปทรง 3 แบบ คือ รูปทรงกลม (coccus) รูปทรงท่อน (bacilus) รูปทรงเกลียว (spirillum) ผนังเซลล์ของแบคทีเรียเป็นสารประเภท peptidoglycan ยกเว้นในแบคทีเรียกลุ่ม mycoplasma ที่ไม่มีผนังเซลล์เป็นองค์ประกอบ มีการดำรงชีวิตได้หลากหลายเช่น เป็นปรสิต หรือสังเคราะห์ด้วยแสงได้ ตัวอย่างเช่น กลุ่มไซยาโนแบคทีเรีย (cyanobacteria) มีการสืบพันธ์แบบไม่อาศัยเพศ (asexual reproduction) ด้วยการแบ่งตัวออกเป็น 2 (binary fission) แต่บางชนิดอาจจะมีการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมได้ (conjugation)

แบคทีเรียสามารถแบ่งจำแนกออกได้เป็น 2 กลุ่มหลักตามความสามารถในการย้อมติดสีของผนังเซลล์ คือ

แบคทีเรียแกรมบวก (gram-positive bacteria) กลุ่มที่มีชั้น peptidoglycan หนา ย้อมติดสีมาวงของ crystal violet

แบคทีเรียแกรมลบ (gram-negative bacteria) กลุ่มที่มีชั้น peptidoglycan บางคั่นอยู่ระหว่างเมมเบรนสองชั้น ย้อมติดสีแดงของ safanin-0

บทบาทของสิ่งมีชีวิตในกลุ่มยูแบคทีเรีย

ผู้ย่อยสลาย (decomposer) ที่สำคัญในระบบนิเวศ ช่วยในการหมุนเวียนสารต่างๆ

แบคทีเรียบางกลุ่ม เช่น cyanobacteria สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงช่วยเพิ่มแก๊สออกซิเจนแบคทีเรียบางกลุ่มสามารถเกิดการตรึงแก๊สไนโตรเจน สามารถนำมาใช้ปรับปรุงคุณภาพของดินแบคทีเรียหลายชนิดถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรม เช่น การผลิตน้ำส้มสายชู นมเปรี้ยว เยแข็ง โยเกิร์ต ปลาร้า ปลาส้ม ผักดอง เป็นต้น

แบคทีเรียปัจจุบันถูกนำมาใช้ในทางพันธุวิศวกรรม (genetic engineering)

ยูแบคทีเรียแบ่งเป็นกลุ่มใหญ่ ๆ ดังนี้

1. กลุ่มโพรทีโอแบคทีเรีย (Proteobacteria)

-เป็นยูแบคทีเรียแกรมลบที่พบมากที่สุด

-มีกระบวนการเมแทบอลิซึมที่หลากหลาย เช่น สังเคราะห์ด้วยเเสงได้เอง

- ตัวอย่างเช่น เพอเพิลซัลเฟอร์แบคทีเรีย (purple sulfur bacteria) Rhizobium sp. ในปมรากของพืชตระกูลถั่ว เป็นต้น

2.กลุ่มคลาไมเดีย (Chlamydias)

-เป็นปรสิตในเซลล์และทำให้เกิดโรคติดต่อทางเพศสัมพันธ์ เช่น โรคโกโนเรียหรือหนองใน เป็นต้น

3 กลุ่มสไปโรคีท (Spirochetes)

-เป็นแกรมลบที่มีรูปทรงเกลียว มีความยาวประมาณ 0.25 มิลลิเมตร

-เป็นสาเหตุของ โรคซิฟิลิส โรคฉี่หนู เป็นต้น

4 แบคทีเรียแกรมบวก (Gram-Positive Bacteria)

-พบแพร่กระจายทั่วไปในดิน อากาศ

-บางสปีชีส์สามารถผลิตกรดแลกติกได้ เช่น Lactobacillus sp. จึงนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหารหลายชนิด เช่น การทำเนย ผักดอง และโยเกิร์ต เป็นต้น

-ใช้ยาทำปฏิชีวนะ เช่น Streptomyces sp.

5. ไซยาโนแบคทีเรีย (Cyanobacteria)

-สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ มีสารสีเช่น คลอโรฟิลล์เอ แคโรทีนอยด์

-พบแพร่กระจายในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายทั้งในแหล่งน้ำจืด น้ำเค็ม บางสปีชีส์พบในบ่อน้ำพุร้อน และภายใต้น้ำแข็งของมหาสมุทร เป็นต้น

-จากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ทำให้นักวิทยาศาสตร์คาดคะเนได้ว่าไซยาโนแบคทีเรียทำให้ออกซิเจนในบรรยากาศเพิ่มขึ้น มากขึ้นในโลกยุคนั้นและก่อให้เกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตที่หายใจโดยใช้ออกซิเจนในปัจจุบัน