Classificazione biologica: dalle specie ai regni e domini

Definizione di specie e genere

Il termine species in latino significa “tipo”, perciò si potrebbe affermare che le specie sono i differenti tipi di organismi. Secondo il concetto biologico di specie, una specie è costituita da quegli organismi, molto simili tra loro, che possono incrociarsi dando origine a prole fertile, ma non possono incrociarsi, o generalmente non lo fanno, con individui di altri gruppi analoghi.

Nomenclatura binomia e Linneo

Un gruppo di specie strettamente affini, presumibilmente derivate da un antenato comune, costituisce un genere. Il sistema di nomenclatura binomia, tuttora in uso, fu inventato dal medico e naturalista svedese Carl von Linné, noto in Italia come Carlo Linneo. Studioso di botanica, Linneo definì le principali categorie usate nel sistema gerarchico di classificazione biologica. Secondo il sistema binomio il nome scientifico di un organismo è costituito da due parti, il nome del genere più un termine scientifico che può essere un aggettivo o una parola qualificante e che indica la specie all’interno di quel genere.

Il lupo è classificato nel genere Canis e il suo nome scientifico è Canis lupus. L’utilizzo di questa combinazione unica di termini indica che ci si riferisce al lupo e non a un animale a lui affine come il coyote (Canis latrans) o il cane (Canis familiaris).

Tassonomia e sistematica

Il campo delle scienze che si occupa degli aspetti teorici e pratici per classificare gli organismi viventi ed estinti, è chiamato tassonomia. Nel secolo scorso è maturata l’idea che i modelli di classificazione non solo devono essere utili e facili da utilizzare, ma devono anche riflettere in modo preciso le relazioni evolutive tra i vari organismi.

È nata pertanto una disciplina, chiamata sistematica, che studia la biodiversità soprattutto in base a queste relazioni. La classificazione degli organismi è fondata su un sistema gerarchico, ovvero formato da gruppi all’interno di altri gruppi, ciascuno dei quali occupa una certa posizione; in tale sistema, un particolare gruppo è detto unità tassonomica.

Classificazione gerarchica degli organismi

Nel sistema gerarchico della classificazione biologica le specie tra loro correlate vengono raggruppate in generi, i generi sono raggruppati in famiglie, le famiglie sono raggruppate in ordini, gli ordini sono raggruppati in classi, le classi in phyla.

Tutte queste categorie principali possono essere ulteriormente suddivise o raggruppate in un certo numero di altre categorie che sono utilizzate meno frequentemente, quali il subphylum o la superfamiglia. I phyla, o divisioni, tra loro correlati sono a loro volta raggruppati in categorie superiori: i regni.

Domini e regni

I termini divisioni e phyla sono equivalenti; il primo viene di solito usato nella classificazione dei funghi e delle piante, mentre il secondo è utilizzato soprattutto per gli organismi animali. Attualmente gli scienziati riconoscono una categoria superiore al regno, quella del dominio.

I domini sono tre: due di essi (chiamati Eubacteria e Archea) comprendono solo gli organismi procarioti, mentre il terzo dominio (definito Eukarya) comprende tutti gli altri individui eucarioti, suddivisi a loro volta in quattro regni (Protisti, Regno dei funghi, Regno delle piante, Regno degli animali).

Strutture omologhe e analoghe

La suddivisione degli organismi in categorie si basa su determinate caratteristiche tra cui le somiglianze strutturali. Ci sono due tipi di strutture: omologhe e analoghe:

- Omologhe significa che hanno morfologie diverse ma struttura interna in comune;

- Analoghe significa che sono apparentemente simili nelle funzioni ma con struttura interna diversa.

Da molto tempo, per classificare gli organismi e studiare le relazioni filogenetiche, vengono presi in grande considerazione anche altri tipi di informazioni, come per esempio i fossili, ma sono risultati molto utili anche gli studi sui differenti stadi del ciclo vitale e sui tipi di sviluppo embrionale di molti organismi.

Procarioti e loro caratteristiche

I procarioti sono organismi microscopici, così piccoli che un grammo di suolo può contenerne più di due miliardi; i procarioti sono costituiti da una cellula il cui patrimonio genetico non è avvolto da una membrana nucleare, ma si trova in una regione chiamata nucleoide. I procarioti possono sopravvivere anche dove non resiste nessuna altra forma di vita. Formano il gruppo di organismi più antico della terra, con alcuni rappresentanti che risalgono a oltre 3tre miliardi di anni fa. Il successo biologico dei procarioti è indubbiamente connesso alla loro velocità di riproduzione; in condizioni di crescita ottimali, una popolazione di batteri può raddoppiare ogni venti minuti circa.

Riproduzione e sopravvivenza dei batteri

Questi organismi si moltiplicano per scissione binaria, un tipo di riproduzione che viene detta asessuata in quanto non prevede l’incrocio tra individui di sesso diverso; una cellula batterica, infatti, si riproduce autonomamente duplicando il proprio patrimonio genetico e dividendosi poi per formare due cellule figlie geneticamente identiche a sé stesse.

In condizioni sfavorevoli, molti tipi di batteri sono in grado di formare spore, cellule molto resistenti capaci di dare origine a un nuovo individuo; le spore possono rimanere quiescente per anni; fino a quando non si manifestano di nuovo le condizioni favorevoli alla loro crescita.

Archeobatteri ed eubatteri

Gli archeobatteri vivono in condizioni ambientali estreme e si dividono in:

- alofili, che si trovano in ambienti molto salati;

- Termoacidofili, che vivono in zone estremamente calde.

Gli eubatteri hanno colonizzato un’enorme quantità di habitat. Questi individui conducono vita libera, altri invece possono vivere associati ai funghi, formando i licheni. Gli eubatteri fotosintetici includono i cianobatteri, i batteri verdi e molti batteri purpurei.

I cianobatteri vivono nelle acque dolci e assomigliano alle piante e alle alghe in quanto contengono clorofilla. Tra quelli non fotosintetici, invece ci sono le spirochete o i batteri dell’acido lattico. Gli eubatteri presentano una certa varietà di forme: le più frequenti sono quelle a bastoncino (bacilli), a sfera (cocchi) e a elica (spirilli), ma esistono anche i bacillococchi di forma ovale e i vibrioni a forma di virgola.

Attualmente la classificazione dei procarioti non si basa su differenze di dimensione e aspetto delle singole cellule, bensì sul confronto della struttura di biomolecole tali da evidenziare relazioni evolutive tra le varie tipologie di cellule.

Tipologie di batteri

Ci sono due tipologie di batteri:

- eterotrofi che ottengono le molecole di energia dai tessuti o dai liquidi corporei di altri organismi viventi; tra essi vi sono i saprofiti, che si nutrono di materiali in decomposizione;

- Autotrofi che sono in grado di sintetizzare autonomamente le proprie molecole ricche di energia a partire da sostanze chimiche più semplici. Alcuni di questi procarioti autotrofi sono fotosintetici (traggono energia dalla luce solare), mentre altri sono chemiosintetici (traggono energia da particolari reazioni chimiche).

Regno dei protisti

Il regno dei protisti comprende gruppi di organismi eucarioti estremamente diversi tra loro: eterotrofi, autotrofi fotosintetici e alcuni organismi particolari che possono essere sia eterotrofi sia fotosintetici.

La maggior parte dei protisti è unicellulare; tra i protisti, ogni cellula è un piccolo organismo autosufficiente, dato che è capace di soddisfare tutte le necessità vitali quanto una qualsiasi pianta o animale pluricellulare. I protisti vengono divisi in tre grandi gruppi: i protozoi, i funghi mucillaginosi e le muffe d’acqua, e infine le alghe.

Protozoi e loro classificazione

I protozoi costituiscono un insieme molto vario di organismi, ma la maggior parte di essi è eterotrofa unicellulare. Di solito, i protozoi si riproducono per via asessuata, tramite una semplice divisione cellulare (scissione); molti hanno anche un ciclo sessuato, che consente lo scambio di materiale genetico tra due individui e la prima nuova cellula che si forma può talvolta, durante i periodi di freddo o di siccità, produrre una spessa e resistente parete esterna protettiva per far fronte alle condizioni ambientali avverse (spora).

La classificazione dei protozoi si limita a considerare solo alcuni phyla principali: Mastigophora, Sarcodina e Ciliophora; comprendono forme sia di vita libera che parassite e si distinguono principalmente sulla base del loro tipo di locomozione, mentre gli altri due phyla (Opalinida e Sporozoa) sono esclusivamente parassiti. I mastigofori sono caratterizzati dalla presenza di flagelli.

I sarcodini comprendono le amebe (l’ameba appartiene al phylum dei sarcodini). In genere questi organismi si spostano e si nutrono grazie alla formazione di pseudopodi che sono dei prolungamenti della cellula in continua trasformazione. Un gruppo di sarcodini, quello dei foramiferi, è caratterizzato dalla presenza di un guscio in prevalenza calcareo. I radiolari, che possiedono un guscio siliceo anziché calcareo, fanno parte dello zooplancton.

I ciliati sono i protozoi più complessi e specializzati; sono caratterizzati dalla presenza di ciglia, filamenti esterni simili ai flagelli, ma in genere più corti e numerosi; un esempio di ciliato è il Paramecium. Gli opalinidi e gli sporozoi sono tutti parassiti.

Gli opalinidi si muovono per mezzo di ciglia. Gli sporozoi sono caratterizzati dall’assenza di ciglia o flagelli, ma in genere è Plasmodium che trasmette la malaria.

Funghi mucillaginosi e muffe d'acqua

I funghi mucillaginosi sono un gruppo di strani organismi che vengono classificati tra i protisti a causa della loro somiglianza con le amebe. Questi funghi in genere vivono sul legno marcescente nutrendosi di batteri, lieviti e varie particelle. I funghi mucillaginosi si riproducono per mezzo di spore, cellule che, come quelle di molti altri organismi, vengono prodotte all’interno di strutture dette sporangi.

Gli sporangi sono spesso sollevati dal suolo per facilitare la dispersione delle spore tramite il vento. Le muffe d’acqua assomigliano un po’ ai funghi per quanto riguarda le caratteristiche strutturali di base. Gran parte delle muffe d’acqua è saprofita e vive sui resti di organismi morti.

Alghe e loro classificazione

Le alghe sono organismi eucarioti fotosintetici comparsi più di due miliardi di anni fa; le alghe vengono classificate nel regno dei protisti, anche se molte sono pluricellulari e, analogamente alle piante, possiedono clorofilla come principale pigmento fotosintetico.

I vari phyla, che rappresentano le diverse linee evolutive, possono essere distinti per esempio in base ai pigmenti fotosintetici accessori, al tipo di riserve alimentari accumulate ed eventualmente alla composizione chimica. Alcuni di questi phyla sono costituiti quasi esclusivamente da organismi unicellulari; altri invece comprendono soprattutto alghe pluricellulari.

Le alghe unicellulari si trovano in genere vicino alla superficie dei mari o delle acque dolci, dove vi è luce in abbondanza. Ogni cellula è un individuo completamente autosufficiente, dipendente esclusivamente dalla luce del Sole, dal diossido di carbonio e dai sali minerali disciolti nell’acqua circostante.

Fitoplancton e inquinamento

Insieme a piccoli animali invertebrati e a forme larvali di animali più grossi, questi protisti unicellulari costituiscono il plancton. I membri fotosintetici del plancton, detti nel loro insieme fitoplancton, svolgono la maggior parte dei processi fotosintetici che hanno luogo negli oceani, rifornendo l’atmosfera di enormi quantità di ossigeno.

Oggi il fitoplancton è in pericolo per il crescente inquinamento degli oceani e, se dovesse ridursi drasticamente, verrebbe compromesso l’intero equilibrio vitale del pianeta. Le diatomee sono un tipo di alghe, e producono il 50% di tutto l’ossigeno presente nell’atmosfera.

Eutrofizzazione e alghe pluricellulari

Un fenomeno tipico nelle acque costiere delle zone tropicali è la proliferazione eccessiva di alghe unicellulari, fenomeno che può però avere talvolta effetti dannosi. Alcune alghe unicellulari, infatti, hanno la capacità di produrre tossine, che sono così potenti da avvelenare interi banchi di pesci. L’eutrofizzazione delle acque dolci consiste in una crescita eccessiva delle alghe per effetto delle sostanze rilasciate dall’attività umana, quali fosfati, nitrati ed altre sostanze nutritive, di cui sono ricche le acque di scarico sia urbane sia agricole sia industriali.

Ciò si traduce in una riduzione della quantità di ossigeno presente nell’acqua, con conseguente moria di pesci e talvolta anche alla morte delle alghe per mancanza di Co2. Alla fine il bacino interessato dall’eutrofizzazione rimarrà privo di forme di vita. Una caratteristica che accomuna le grandi alghe pluricellulari è una struttura corporea (detta tallo), in cui sono assenti organi o tessuti specializzati. Un importante adattamento di alcune alghe più complesse è l’aptere, una particolare struttura d’ancoraggio che aderisce alle rocce.

Le parti superiori di un’alga pluricellulare sono in genere sottili e ampie, adatte a produrre grandi quantità di zuccheri. L’acqua fa da filtro alla luce bloccando le lunghezze d’onda più lunghe, ossia quelle rosse e arancioni; perciò, alle profondità maggiori penetra soltanto una debole luce azzurra.

Alghe rosse, brune e verdi

Le alghe si distinguono in:

- alghe rosse (o rodofite), assorbono l’energia di questa luce blu; queste alghe sono abbondanti soprattutto nei mari tropicali e alcune di esse, grazie alla presenza di calcite nelle loro pareti cellulari, contribuiscono a formare le barriere coralline.

- Alghe brune (o feofite), assorbono i raggi blu – verdi. Alcune alghe brune possiedono vescicole piene d’aria che consentono loro di galleggiare, come nel caso dei sargassi. Il colore bruno di queste alghe è dovuto soprattutto ai pigmenti di colore giallo e arancione, chiamati xantofille e caroteni.

- Alghe verdi (o clorofite), vivono presso la superficie, i loro pigmenti, le clorofilla, assorbono essenzialmente la luce rossa. Tra le varie alghe verdi non ci sono solo forme unicellulari e pluricellulari, ma anche un certo numero di forme intermedie, come le colonie.

Nelle colonie, le singole cellule che le compongono conservano un alto grado di autonomia funzionale. Esse includono organismi che per primi hanno colonizzato le terre emerse dando origine alle piante.