Biodiversität - Lexikon der Biologie - Spektrum der Wissenschaft
Biodiversität umfaßt biologische Vielfalt auf unterschiedlichen Organisationsstufen: 1) genetische Variabilität innerhalb einer Art, 2) Mannigfaltigkeit der ...
Taxonomie
Zentrales Element der Biodiversitätsforschung ist die Erfassung und Kartierung der Artenvielfalt durch <anchor>Taxonomie</anchor>, Systematik und Biogeographie (ä [vgl. Abb.](#Biodiversitt: 1) 1). So schätzte der Insektenkundler T. Erwin mittels einer Hochrechnung die Gesamtzahl der Arthropoden (Gliederfüßer) auf 30 Millionen. Diese Zahl basiert auf seiner Analyse der Käferfauna einiger Regenwaldbäume in Panama und löste eine andauernde, teilweise polemisch geführte Debatte über die globale Artenzahl aus. Mittlerweile akzeptieren auch konservative Schätzungen ein Minimum von ca. 5 Millionen Arten, also das Dreifache der bisher beschriebenen Organismen. Die Arbeit der Taxonomen ist daher noch lange nicht abgeschlossen. Nicht einmal die Zahl bereits beschriebener Organismen ist bekannt, da genaue Inventare nur für einige Organismengruppen vorliegen ( Beschreibung). Die Erfassung der Biodiversität in Datenbanken ( Bioinformatik) ist somit eine wichtige Aufgabe, die durch den Einsatz neuer Informationstechnologien erleichtert wird. So hat sich das Species-2000-Projekt zum Ziel gesetzt, sämtliche beschriebene Arten im World Wide Web zu veröffentlichen. Die zahlreichen weiteren internationalen und nationalen Initiativen zur elektronischen Dokumentation werden im Rahmen der Biodiversitätskonvention von einem zentralen Informationsmechanismus koordiniert ("Clearing-House Mechanism").
Taxonomie - Lexikon der Biologie
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Taxonomie w [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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