biologisk systematik

Biologisk systematik er studiet af organismernes mangfoldighed, klassifikation og slægtskabsforhold. Arten er den fundamentale kategori i biologisk systematik. Artsbegrebet kan defineres noget forskelligt, men grundlæggende regner man to populationer som hørende til forskellige arter, hvis der er morfologiske forskelle og samtidig en reproduktiv barriere, således at de ikke kan udveksle gener. I mange tilfælde må systematikken udelukkende bygge på morfologiske karakterer, idet data om genetiske forhold mangler. Mange vidt udbredte arter kan inddeles i underarter, der oftest defineres som geografiske eller økologiske racer, dvs. grupper af populationer, der er tilpasset særlige miljøforhold.

Nærtstående arter føres til en slægt, nærtstående slægter til en familie etc. i et hierarkisk system, biologisk klassifikation. Et sådant hierarki er ikke blot et praktisk system af mindre og større æsker, men også et naturligt udtryk for evolutionsprocessen.

Differentiering på artsniveau kan studeres med direkte metoder, fx feltobservationer og eksperimentel taksonomi, dvs. systematiske krydsningsforsøg i forening med studier af geografisk variation i morfologiske karakterer. På højere taksonomiske niveauer må man bruge indirekte og mere usikre metoder, især sammenlignende morfologi. Moderne systematik søger at genspejle naturlige slægtskabsforhold i det omfang, disse kan afdækkes, dvs. at give et billede af evolutionens forløb. Et dogmatisk udtryk for dette syn finder man i kladistisk systematik, der bygger på den antagelse, at man i enhver organismegruppe kan skelne mellem oprindelige (plesiomorfe) og avancerede (apomorfe) karaktertræk. Slægtskab defineres som tilstedeværelse af fælles avancerede karaktertræk og udtrykkes i et kladogram (grendiagram), der gengiver det formodede evolutionstræ.

En anden skole er numerisk systematik, der bygger på statistisk analyse af ligheder i et stort antal karakterer, der normalt gives lige stor vægt. Svagheden ved denne metode er, at den ikke skelner mellem lighed, der skyldes egentligt slægtskab, og lighed, der skyldes homologi eller konvergent udvikling.

I evolutionær systematik søger man at forene fordelene i de kladistiske og de numeriske metoder, sådan at der opstår en klassifikation, der genspejler både evolution og mangfoldighed i bygningstræk. Evolutionær systematik er mindre dogmatisk og derved også mindre præcis end de to modpoler.

Molekylærbiologiske metoder anvendes i udstrakt grad til inddelingen af arterne i naturlige slægtskabsgrupper. Analyser af opbygningen af proteiner og især arvemassen DNA er siden 1990'erne blevet langt mere nøjagtige og hurtigere, og det er muligt at inddrage store datamængder, hvilket er med til at øge præcisionen og opløsningen.

Den grundlæggende antagelse er, at jo større forskelle, der er mellem undersøgte arter, jo ældre er deres fælles stamform (se også det molekylære ur). Metoden kan være behæftet med fejlkilder, fx er det muligt, at selv store forskelle er opstået på kort tid, hvis de undersøgte gener (eller deres produkter, proteinerne) har været under kraftig selektion. For at undgå sådanne fejl kan man fx inddrage så store datamængder som muligt. Man kan også sammenligne analyser af forskellige dele af genomet og proteiner med hinanden for at afgøre, om der synes at være modstrid mellem resultaterne.

Ved molekylærbiologisk analyse fremkommer et forgrenet dendrogram, der grupperer de undersøgte arter tættere, jo mindre forskelle der er mellem dem. Inddelingen i overordnede systematiske niveauer, fx slægter og familier, beror i højere grad på et skøn, men kan fx baseres på komplekser af relativt ens arter. Eksempler på nyere analyser, der har ændret væsentligt på den systematiske inddeling, er fx analyserne siden slutningen af 1990'erne af de dækfrøede planters systematik (se dækfrøede) samt den nye systematik for pattedyr.