טקסונומיה (ביולוגיה)

[ממוזער|350x350 פיקסלים|עץ החיים. עץ פילוגנטי מושרש המתאר את היחס בין ממלכות החיים ([חיידקים|בקטריה, ארכיאה ואאוקריוטה), על סמך ניתוח rRNA. שלושת ענפי האורגניזמים החיים מקושרים זה לזה על ידי האב הקדמון הכולל (הגזע המסומן בשחור בתחתית העץ)]]
**טקסונומיה** או **מיון עולם הטבע** (מיוונית עתיקה: **τάξις** – **טקסיה** ('סידור'), ו-**νομία – נומיה** ('שיטה')) היא שיטה בה נעזרים הביולוגים לסיווג ושיום קבוצות אורגניזמים על בסיס מאפיינים משותפים. האורגניזמים מקובצים יחד לטקסונים וקבוצות אלה מקבלות דרגה טקסונומית; ניתן לקבץ כמה קבוצות של טקסונים בדרגה נתונה ליצירת קבוצת על בדרגה גבוהה יותר, וכך ליצור היררכיה טקסונומית. הבוטנאי השוודי קארולוס ליניאוס נחשב כמייסד מערכת הטקסונומיה הנוכחית, שכן הוא פיתח מערכת המכונה "טקסונומיה לינאית" לסיווג אורגניזמים ונומנקלטורה דו-שמית לקביעת שמות אורגניזמים.
עם התפתחות תחומי מחקר חדשים כגון פילוגנטיקה, קלדיסטיקה וסיסטמטיקה, השיטה הטקסונומית השתכללה והסיווג הפך מודרני יותר בהתבססו על קשרים אבולוציוניים ולא רק על מאפיינים חיצוניים. שיטה זו היא חלק ממדע הטקסונומיה.

עולם הטבע עשיר ביצורים רבים, והצורך למיינם ולסווגם נראה הגיוני לכל בר דעת בימינו, אולם לא תמיד הייתה דרך שיטתית לעשות זאת. מאז ומתמיד ידע האדם להגדיר את היצורים השונים ולהבדיל בין דג לבין עוף וייתכן כי הניח שקיימת קרבה בין נמר לברדלס למשל, אולם תורת מיון מסודרת לא הייתה קיימת. הטקסונומיה מסייעת להבין את המגוון הביולוגי ומאפשרת לחוקרים לקשר בין מינים שונים באופן שיטתי וברור.

בימי הביניים מקובל היה לסווג את עולם הטבע לארבע ממלכות: דומם, צומח, חי ומְדַבּר (כינוי לאדם). חלוקה זו נמצאת גם היום בשימוש עממי ובאסכולות דתיות מסוימות, וביניהן בַּיהדות, אך היא איננה תקפה מבחינה מדעית, בשל אמות המידה השונות על פיהן בוחנת האסכולה המדעית את המציאות.

## המיון של קארולוס ליניאוס
[שמאל|ממוזער|300px|חלוקת עולם הטבע לשלוש ממלכות, בספרו של [ארנסט הקל משנת 1866]]
תורת המיון המדעית הראשונה הוצעה בשנת 1735 על ידי המדען השוודי קארולוס ליניאוס (קארל פון לינה) בספרו "Systema Naturae" (בלטינית: "מערכת הטבע"), והיא הביאה להתפתחותה של הטקסונומיה, ענף בתורת הביולוגיה שתפקידו למיין ולארגן את כל היצורים במערך היררכי אחיד. ליניאוס מיין את עולם הטבע לפי ההיררכיה הבאה:

כל ממלכה מתחלקת למספר מערכות, בכל מערכה מספר מחלקות, וכן הלאה.

ניתן לזכור את ההיררכיה בעזרת המנמוניקה הבאה: "Kings Play Chess On Fancy Glass Stools" (כל מילה במשפט מתחילה באות הפותחת של קבוצת סיווג באנגלית).

כאשר נזקקו הטקסונומים לטקסונים נוספים, הם השתמשו בטקסונים אלה בצירוף הקידומות "על-" ו"תת-". כך למשל נוצרו "על-מחלקה" ו"תת-סדרה".

ליניאוס התייחס רק לשתי ממלכות: **[[צומח|צמחים]]** ו**[[בעלי חיים]]**. ממלכת הצמחים כללה גם אצות וחיידקים ואילו ממלכת בעלי החיים כללה גם חד תאיים כפרוטוזואה. עם הזמן התגלו יצורים שלא ניתן היה לשייך אותם לאף אחת משתי הממלכות הללו, ונוצר הצורך להוסיף ממלכות נוספות.

בתחילת שנות ה-80 של המאה ה-20 היה מקובל למיין את היצורים בעולם הטבע לחמש הממלכות הבאות:
* מונרה (Monera) שכללה חיידקים וכחוליות.
* פרוטוקטיסטה (Protoctista) שכללה חד תאיים כפרוטוזואה ואצות.
* פטריות (Fungi).
* צמחים (Plantae) שכללה גם כמה קבוצות של אצות.
* בעלי חיים (Animalia).

## טקסונומיה ואבולוציה

קארל לינאוס (Linnaeus), שפרסם את עבודתו המכוננת על מיון ב-1735, פעל כמאה שנה לפני פרסום "מוצא המינים" של צ'ארלס דרווין (1859). לינאוס היה **[[בריאת העולם|בריאתני]]** (האמין בבריאה מיידית, המבוססת על אמונה דתית)), ומטרתו הייתה לחשוף את **הסדר האלוהי של הטבע**. מתוך התבוננות בשוני ודמיון בין בעלי חיים וצמחים, הבחין לינאוס **בכללים משותפים** לקבוצות גם כאשר הקבוצות שונות זו מזו.

### בסיס אבולוציוני למיון ההיררכי
מערכת המיון של קארל לינאוס (ממלכה, מערכה, מחלקה, סדרה, משפחה, סוג, מין), שהתבססה במקור על **מאפיינים חיצוניים ([[מורפולוגיה (ביולוגיה)|מורפולוגיים]]) ו[[אנטומיה|אנטומים]]**, התגלתה כתואמת את **דפוס ההתפתחות האבולוציונית,** כיוון שלשתי התיאוריות הגיון מדעי צרוף המוביל לאותה תוצאה.
* **אב קדמון משותף:** האבולוציה מסבירה מדוע מינים מקובצים יחד: כל הדרגות הטקסונומיות הגבוהות יותר (כמו סוג, משפחה או מחלקה) מכילות יצורים שחולקים **אב קדמון משותף קרוב יותר** מאשר עם יצורים בדרגות טקסונומיות אחרות. זהו הבסיס למושג **[[מונופילטיות]]** (קבוצה הכוללת אב קדמון משותף ואת כל צאצאיו).
* **הסתעפות "עץ החיים":** ההיררכיה הטקסונומית משקפת את מבנה **עץ החיים (העץ הפילוגנטי)**, בו קבוצות יורדות (מינים) מסתעפות מקבוצות אב קדמוניות.

### טקסונומיה מודרנית ופילוגנטיקה
בעידן המודרני, הטקסונומיה התפתחה מאוד ומשתמשת במתודות מתקדמות שנקראות **[[פילוגנטיקה]]** ו**[[קלדיסטיקה]]**.
* **ראיות גנטיות:** במקום להסתמך רק על מראה חיצוני (שעלול להטעות עקב **[[אבולוציה מתכנסת]]** Homoplasy) ,הטקסונומיה המודרנית משתמשת בנתונים **מולקולריים ([[DNA]] ו-[[RNA]])** כדי לקבוע את מידת הקרבה ה**גנטית-אבולוציונית** בין אורגניזמים.
* **שיקוף הקשרים האבולוציוניים:** כיום, המטרה העיקרית של הטקסונומיה היא ליצור סיווגים **שמשקפים במדויק** את ההיסטוריה האבולוציונית. על-ידי השוואת רצפים גנטיים וקישור בין המורפולוגיה פנוטיפית למקור הגנטי (גנוטיפ)

### טקסונומיה כהוכחה לאבולוציה
הסיווג הטקסונומי עצמו מהווה **עדות חזקה** לתורת האבולוציה.
* **[[הומולוגיה (ביולוגיה)|הומולוגיה]] (דמיון מבני):** הגפיים הדומות (אנטומית) אצל יונקים שונים (אדם, חתול, לוויתן, עטלף) או צמחים בעלי פרחים מקובצות טקסונומית שונות בגלל תכונות יסודיות משותפות. האבולוציה מסבירה את הדמיון כתוצאה של התפתחות הדרגתית במהלך של שינויים בתנאי החיים שנמשך כ-3.5 מיליארד שנים, החל מיצירת פרוטו-תאים בארובות הידרותרמיות במהלך של האבולוציה האורגנית שהשתנה בהתאם לתנאי הסביבה כאשר שילוב של שינויי גנטי והמשכיות יוצרים הזדמנויות לפיתוח תכונות הנוספות על אותו בסיס גנוטיפי ראשוני. המערכת הביוכימית הבסיסית, המבוססת על מיטוכונדריה, ריבוזומים ואנזימים משותפים לכל בעלי החיים הרב תאיים .
* **היררכיה מקוננת:** העובדה שניתן לשלב את כל המינים בטבע בצורה עקבית ומקוננת (קבוצות בתוך קבוצות), במקום מיון אקראי, היא התוצאה הצפויה של תהליך של "הסתעפות עם שינוי" (Descent with Modification). בבסיס המבנה הזה עומדת תצורת הגוף; כל מערכה בטבע חולקת תצורת גוף יסודית ושמורה, המגדירה את סידור האיברים והצירים המרכזיים. האבולוציה פועלת כווריאציה על תצורות אלו: קבוצות חדשות אינן ממציאות מתווה גוף מאפס, אלא "מקוננות" בתוך התצורה של אבותיהן תוך הוספת התאמות מבניות חדשות. כך נוצר "עץ החיים", שבו כל ענף נושא עמו את הארכיטקטורה הבסיסית של הגזע ממנו צמח. 

## מיון מודרני

שיטת המיון של ליניאוס מבוססת על דמיון בתכונות היצורים ובמראם. כיום, עם התפתחות הביולוגיה, הפכה שיטה זו למיושנת. שיטות מיון חדשות שהוצעו, מבוססות בעיקר על דמיון גנטי. כתוצאה מכך, קבוצות רבות של יצורים שנחשבו כיחידות סיסטמטיות, אינן עוד כאלה.

שיטות המיון המודרניות נוטות לחלק את היצורים לשלוש על-ממלכות:
* חיידקים אמיתיים (Bacteria)
* חיידקים קדומים (Archaea)
* אוקריוטיים (Eucaryota)

חיידקים אמיתיים וחיידקים קדומים הם יצורים חסרי גרעין (פרוקריוטיים) ואילו אוקריוטיים הם יצורים בעלי גרעין. האוקריוטיים עצמם ממוינים לקבוצות של חד-תאיים כפרוטוזואה ואצות ולשלוש ממלכות: בעלי חיים (Metazoa), פטריות וצומח (Viridiplantae). עם זאת, עד עתה לא הצליחה אף שיטה לתפוס את מקומו של מיון ליניאוס הנפוץ והביולוגים עדיין משתמשים בה רבות.

דרגות המיון הראשיות המקובלות כיום הן (ושמותיהן בלטינית ובאנגלית):

# **[[על-ממלכה]] (Regoi, Domain):** הרמה העליונה ביותר.
# **[[ממלכה (טקסונומיה)|ממלכה]] (Regnum, Kingdom):** כוללת קבוצות רחבות של אורגניזמים. למשל, ממלכת בעלי החיים, ממלכת הצמחים, ממלכת הפטריות.
# **[[מערכה (טקסונומיה)|מערכה]] (Phylum, Division****):** קבוצה הכוללת מספר מחלקות. למשל, המערכה של בעלי החוליות.
# **[[מחלקה (טקסונומיה)|מחלקה]] (Classis, Class):** קבוצה הכוללת מספר סדרות. למשל, מחלקת היונקים.
# **[[סדרה (טקסונומיה)|סדרה]] (Ordo, Order):** קבוצה הכוללת מספר משפחות. למשל, סדרת הפרימטים.
# **[[משפחה (טקסונומיה)|משפחה]] (Familia, Family):** קבוצה הכוללת מספר סוגים. למשל, משפחת ההומינידיים.
# **[[סוג (טקסונומיה)|סוג]] (Genus):** קבוצה הכוללת מספר מינים. למשל, סוג האדם (Homo).
# **[[מין (טקסונומיה)|מין]] (Species):** הרמה הבסיסית ביותר, המייצגת אוכלוסייה של פרטים המסוגלים להתרבות ביניהם. למשל, המין האדם הנבון (Homo sapiens).

בנוסף, קיימות דרגות מיון משניות, אשר מהוות דרגות ביניים בין דרגות המיון הראשונות. למשל: תת-מערכה הנמצאת בין מערכה ומחלקה; על-משפחה הנמצאת בין סדרה ומשפחה; תת-משפחה ושבט הנמצאות בין משפחה וסוג; סקציה, series, ותת-סוג הנמצאות בין סוג ומין; ותת-מין, זן וגזע הנמצאות מתחת לדרגה מין.

המורכבות של הטקסונומיה מומחשת בשיטת מיון המערכה בעלי פרחים, הקבוצה הגדולה ואחת החשובות ביותר של הצמחים, שעברה שינויים רבים במשך הזמן, ככל שהתרחב הידע האנושי, והתגלו יחסים חדשים בין המשפחות השונות. המיון המסורתי, שמתבסס על מכלול התכונות החיצוניות והמבנה של כל פרט, מיוצג על ידי שיטת קרונקויסט שהוצעה ב־1981 על ידי ארתור קרונקויסט. עם זאת כיום ברור שהשיטה הזאת איננה מייצגת נאמנה את מהלך ההתפתחות האבולוציונית. ההסכמה הכללית לגבי מיון מערכת בעלי הפרחים החלה להתגבש רק עתה והיא מתבססת על תכונות משותפות המתבטאות ברמה הגנטית.עבודה מרכזית בתחום זה נעשתה על ידי קבוצת APG, שפרסמה ב־1998 מיון חדש ומקיף. עם המשך המחקר הגנטי וגילוי ידע חדש, פורסם עדכון למיון זה בשנת 2003 ובשנת 2009.

## עקרונות הטקסונומיה
* **מיון היררכי:** האורגניזמים מסווגים בהיררכיה הכוללת מספר רמות: ממלכה, מערכה, מחלקה, סדרה, משפחה, סוג, ומין.
* **שם בינומי:** כל אורגניזם מקבל שם מדעי דו-שמי: שם הסוג ושם המין. השם נכתב באותיות נטויות כאשר שם הסוג נכתב באות ראשונה גדולה ושם המין באותיות קטנות.
* **זיהוי תכונות משותפות:** המיון מבוסס על תכונות פיזיולוגיות, מורפולוגיות וגנטיות משותפות לאורגניזמים.
* **פילוגנטיקה:** המחקר של הקשרים האבולוציוניים בין מינים שונים המבוסס על נתונים גנטיים, מולקולריים ומורפולוגיים.

## חשיבות הטקסונומיה
* **הבנה של המגוון הביולוגי:** הטקסונומיה מאפשרת להבין את השפע והגיוון של היצורים החיים על פני כדור הארץ.
* **תקשורת מדעית:** מתן שמות מדעיים מאפשר לחוקרים לתקשר ביניהם בצורה מדויקת ונטולת עמימות.
* **שימור:** זיהוי ומיון מינים מסייעים למאמצי שימור ולהגנה על מינים בסכנת הכחדה.
* **מחקר אבולוציוני:** הבנת הקשרים האבולוציוניים בין מינים שונים מאפשרת להבין את תהליכי ההתפתחות וההסתגלות של האורגניזמים.

## אתגרים בטקסונומיה
* **מיון מורכב:** התפתחות של מינים חדשים והכחדת מינים קיימים מחייבת עדכונים שוטפים במיון.
* **נתונים גנטיים:** עם התפתחות הגנטיקה המולקולרית, נדרשת התאמה בין ממצאים גנטיים לבין המיון המסורתי.
* **הכרת המגוון:** ישנם עדיין מינים רבים שלא תוארו ולא מוכרים למדע.
* **שינויים במיון:** המיון המדעי עשוי להשתנות עם גילויים חדשים ומחקרים עדכניים.

## ראו גם
* האגודה הלינאית של לונדון
* טקסונומיה
* ענף (clade)
* סיווג נגיפים
* Tree of Life Web Project

## קישורים חיצוניים

* 
* ITIS – אתר של ממשלות ארצות הברית, קנדה ומקסיקו למיון עולם הטבע
* Tree of Life Web Project – אתר פרויקט עץ החיים
* היוזמה לטקסונומיה בישראל
* Global Biodiversity Information Facility (GBIF)
* Biodiversity Heritage Library

## ביאורים

## הערות שוליים

*
*
קטגוריה:אבולוציה
קטגוריה:גנטיקה
קטגוריה:גנטיקה מולקולרית