Lexikon der Biologie: Taxonomie
Taxonomiew [von *tax- , griech. nomē = Einteilung; Adj. taxonomisch], Theorie und Praxis der biologischen Klassifikation, meist gleichbedeutend mit Systematik (Systematik – Rekonstruktion der Stammesgeschichte)verwendet. Einige Autoren unterscheiden die Begriffe jedoch. So definiert E. Mayr die Taxonomie als die „Theorie und Praxis der Klassifikation“ und die Systematik als die „Wissenschaft von der Vielgestaltigkeit der Organismen“. Als taxonomische Merkmale können morphologische, ethologische (Verhalten) und chemische dienen. Eine taxonomische Einteilung nach chemischen Merkmalen nimmt die Chemotaxonomie vor. Dabei werden vor allem Makromoleküle verglichen, oft Proteine, deren Verwandtschaft durch biologische Methoden (Serologie), durch Vergleich ihrer Zusammensetzung mittels Papier-Chromatographie, Elektrophorese (Gelelektrophorese) oder, am exaktesten, durch Ermittlung ihrer Aminosäuresequenz (Sequenzhomologie; Sequenzierung) festgestellt wird (molekulare Evolution). Die dabei gefundene Anzahl der Austausche (der Substitutionen) von Aminosäuren (Aminosäureaustausch) in homologen Proteinen (Homologie), z.B. beim Cytochrom c, wird dabei als Maß des Verwandtschaftsgrades benutzt. Entsprechend läßt sich auch die Nucleotidsequenz von DNA ermitteln oder durch DNA-Hybridisierung vergleichen. Heutzutage münden Sequenzinformationen (Aminosäure- und Nucleinsäuresequenzen) in Sequenzstammbäume ein, die eine genaue taxonomische Einordnung des verwendeten Moleküls bzw. der Art gestatten (molekulare Systematik). Die Verwendung von DNA-Sequenzdaten hat den Vorteil, daß leicht eine Vielzahl von Merkmalen (jedes einzelne Basenpaar wird als Merkmal verwendet) herangezogen und zwischen den untersuchten Taxa (Taxon) homologisiert werden kann. Nach alignment (Sequenz-alignment) der gewonnenen Sequenzen lassen sich anhand verschiedener Computerprogramme (z.B. PAUP, Phylip oder Hennig86) Stammbaumhypothesen errechnen. Je nach untersuchter taxonomischer Ebene läßt sich die Auflösung der Stammbaumverzweigungen optimieren, indem man mehr oder weniger konservierte Bereiche der DNA verwendet. Auf DNA-Daten basierende Verwandtschaftsanalysen werden heute in der Regel nicht unter Chemotaxonomie geführt. Es handelt sich bei den Nucleinsäuren nicht um irgendeine sekundäre Substanz mit spezifischer Funktion, sondern um die „Grundanleitung“ zur Entwicklung verschiedenster Strukturen. Damit bieten Nucleinsäuren, zumindest potentiell, ein viel größeres Merkmalsspektrum als andere Moleküle, die chemotaxonomisch untersucht werden. – Außer Makromolekülen können auch andere Übereinstimmungen im Stoffbestand von Organismen taxonomisch ausgewertet werden. In der botanischen Chemotaxonomie sind zur Charakterisierung bestimmter Taxa z.B. Flavonoide (bei Farnen), Terpene (bei Kiefer und Citrus), Alkaloide (bei Mohnartigen) und andere eingesetzt worden. Morphologisch gleiche, chemotaxonomisch aber verschiedene Sippen werden als Chemotypen oder Chemovare bezeichnet. Diese Differenzierung ist z.B. bei Arzneipflanzen (Heilpflanzen) wichtig. – Schwierigkeiten für die Taxonomie ergeben sich, wenn, wie bei Fossilien (Paläontologie), nur Teile von Organismen vorliegen (Parataxonomie). Mit modernen Techniken kann heute (zumindest teilweise) die Taxonomie von fossilen Organismen bestimmt werden. Hierzu werden gerichtet DNA-Moleküle (z.B. rDNA) mit der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) aus fossilem Material amplifiziert. Die aus den Amplifikationsprodukten abgeleitete Sequenzinformation mündet schließlich wieder in Sequenzstammbäume. – E. Mayr (1975) hat die praktische Taxonomie in 3 Bereiche eingeteilt: 1) Die Alpha-Taxonomie, mit Schwerpunkt in der Beschreibung neuer Arten und deren vorläufige Gruppierung zu Sammelgattungen; 2) die Beta-Taxonomie, mit Schwerpunkt in der Erstellung begründeter Klassifikationen im Artenbereich sowie im Bereich höherer Kategorien; und 3) die Gamma-Taxonomie, mit Schwerpunkten bei interspezifischen Variationen, Aspekten der Evolution und kausalen Erklärungen für die Vielgestaltigkeit der Organismen. Bootstrap-Test, Cytotaxonomie, Maximum-Likelihood-Methoden, Maximum-Parsimony-Methoden, molekulare Archäologie, molekulare Paläontologie, Neighbor-joining-Methode, Nomenklatur (Tab.), numerische Taxonomie, Syntaxonomie.
G.O./I.N.
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