Systematikk og det biologiske mangfoldet

Det finnes om lag 1,6 millioner beskrevne arter på jorda — og kanskje 9 millioner totalt. For å holde orden på dette enorme mangfoldet bruker biologene et internasjonalt klassifikasjonssystem der hver art får et latinsk navn og plasseres i et hierarki av domener, riker, klasser, ordener, familier og slekter. Dette systemet er ikke bare en katalog; det er et kart over livets evolusjonære historie. I dette kapittelet ser vi hvordan systemet er bygget opp, hva en art egentlig er, og hvordan ny teknologi som DNA-strekkoding endrer måten vi bestemmer arter på.

LK20-kompetansemål

Dette kapittelet dekker kompetansemålet «utforske hvordan de taksonomiske kriteriene har endret seg i tråd med den teknologiske utviklingen, og sammenlikne organismer med hensyn til fellestrekk og variasjon».

2.1 Navnsetting av arter — Linnés tonavnsystem

Naturen rommer et enormt mangfold av arter, og forskere over hele verden trenger ett felles språk for å vite at de snakker om de samme artene. Det vitenskapelige navnet på en art er bygd opp etter mønsteret Slekt art — slektsnavnet med stor forbokstav, artsnavnet med liten, og hele navnet kursivert. Carl von Linné (1707–1778) introduserte dette tonavnsystemet (også kalt binominal nomenklatur) på 1700-tallet.

Før Linné brukte man lange, beskrivende latinske fraser for å navngi en art, noe som var upraktisk. Linnés genistrek i verket *Systema Naturae* (første utgave i 1735) var å forenkle dette til to ord. Dette systemet var så effektivt at det fortsatt er standarden i dag. Navnsettingen reguleres av internasjonale komiteer for å unngå forvekslinger og duplikater.

Vanlig feil

Husk formateringen av vitenskapelige navn: Slektsnavn med stor forbokstav, artsnavn med liten, og hele navnet i kursiv. For eksempel Homo sapiens, ikke Homo Sapiens, homo sapiens eller Homo Sapiens. Dette virker som en liten detalj, men er en viktig vitenskapelig konvensjon. Hvis navnet skrives for hånd, skal det understrekes i stedet for å kursiveres.

Latin er et «dødt» språk og forandrer seg ikke — derfor egner det seg perfekt til entydig navnsetting. Løvetann har mange dialektnavn på norsk (saueblomst, gullbørste, kaffekopp) og heter maskros på svensk og dandelion på engelsk. Men Taraxacum officinale er det samme overalt.

Latinske artsnavn betyr ofte noe konkret: blåveis (Hepatica nobilis) — hepar (lever) viser til bladets form, nobilis betyr «staselig». Mennesket, Homo sapiens, betyr «det vise mennesket» (fra *sapere*, å vite eller smake). Vanlige tilleggsord er montana (fjell), maritima (hav), arctica (arktisk), nigra (svart), aquatica (vann). Når en uspesifisert art av en slekt nevnes, skrives det Hepatica sp. (sp. = species).

2.2 Hva er en art? — tre artsbegreper

Selv om vi alle har en intuitiv forståelse av hva en «art» er, er det overraskende vanskelig å gi en presis definisjon. Biologene bruker tre ulike artsbegreper, ofte i kombinasjon:

Tenk på disse tre artsbegrepene som verktøy i en biologs verktøykasse. Man velger det verktøyet som passer best til jobben. En paleontolog som studerer fossiler, kan ikke bruke det biologiske artsbegrepet, men må stole på det morfologiske. En mikrobiolog som studerer bakterier, vil lene seg tungt på det fylogenetiske. Ofte brukes de i kombinasjon for å få et helhetlig bilde.

Artsbegrep	Definisjon	Styrker / svakheter
Biologisk	Individer som kan pare seg og gi fruktbart avkom tilhører samme art.	+ Klart prinsipp · − Fungerer ikke for arter med ukjønnet formering eller for utdødde arter
Morfologisk	Individer med ganske like, synlige karaktertrekk (form, farge) tilhører samme art.	+ Praktisk i felt · − Påvirkes av alder, kjønn, årstid og voksested
Fylogenetisk	En art defineres av sin plass i slektskapstreet — fra opprinnelsen og fram til nålevende grein.	+ Bygger på evolusjon · + Bruker DNA-data · − Krever genetisk analyse

Det biologiske artsbegrepet kan utfordres av såkalte "ringarter". Et klassisk eksempel er gråmåke-komplekset (*Larus argentatus* complex) rundt Arktis. Måkene kan pare seg med nabopopulasjonene i en kjede rundt polhavet, men der endene av "ringen" møtes i Europa, kan ikke de to formene pare seg med hverandre. Dette skaper et paradoks: de er koblet sammen genetisk, men oppfører seg som to separate arter.

Det morfologiske artsbegrepet har også en utfordring med "kryptiske arter". Dette er arter som ser helt identiske ut, men som er genetisk forskjellige og ikke kan pare seg. For eksempel finnes det flere typer malariamygg i *Anopheles*-slekten som er umulige å skille fra hverandre visuelt, men bare noen av dem overfører malariaparasitten. Å skille disse er avgjørende for folkehelsen.

Det fylogenetiske artsbegrepet definerer en art som den minste monofyletiske gruppen, det vil si en gruppe som inkluderer en felles stamform og *alle* dens etterkommere. Dette er den mest moderne tilnærmingen, da den er direkte knyttet til evolusjonær historie.

Det fylogenetiske artsbegrepet definerer Art A og Art B som separate arter fordi de er to ulike greiner som stammer fra en felles forfar.

Faktaboks: Hest, esel og muldyr

Hest og esel kan parre seg og få avkom. Avkommet — muldyr (mor er hest) eller mulesel (mor er esel) — er imidlertid sterilt. Etter det biologiske artsbegrepet er hest og esel derfor to forskjellige arter. Årsaken til steriliteten er forskjellig antall kromosomer: hest (*Equus caballus*) har 64, mens esel (*Equus asinus*) har 62. Avkommet ender opp med 63 kromosomer, som ikke kan pares korrekt under meiosen for å danne kjønnsceller. Reinsdyr fra Norge og Svalbard kan derimot få fruktbart avkom og regnes som samme art (Rangifer tarandus) — bare med ulike underarter.

Eksamenstips

En vanlig oppgavetype er å be deg sammenligne de tre artsbegrepene. Forbered deg ved å kunne definere hvert begrep, gi en styrke og en svakhet for hver, og gi et konkret biologisk eksempel der det ene begrepet fungerer bedre enn de andre. Bruk tabellen over som utgangspunkt og utdyp punktene.

Forskjellen mellom art og underart er glidende. Vi bruker underart om viltlevende varianter (svalbardrein = Rangifer tarandus platyrhynchus), rase om husdyr (alle hunderaser tilhører samme art), og sort eller variant om planter vi dyrker (potet- og eplesorter).

2.3 Bestemmelse av arter

Klassisk metode — bestemmelsesnøkkel

Den tradisjonelle måten å artsbestemme på er gjennom en bestemmelsesnøkkel. Slike nøkler er bygget på enten/eller-spørsmål: «Er bladene runde eller avlange?», «Er ryggen grå eller svart?». Med litt øvelse kan du finne fram til riktig art av planter, sopper, fugler eller insekter ved å svare på en serie spørsmål. Felthåndbøker og floraer er fortsatt uunnværlige.

En slik nøkkel kalles en dikotom nøkkel (fra gresk *dicha*, 'i to', og *tome*, 'kutt'). Her er et forenklet eksempel for å skille fire kjente treslag:

1. 1a. Treet har nåler → Gå til 2
2. 1b. Treet har flate blader → Gå til 3
3. 2a. Nålene sitter i knipper på 2 og 2 → Furu (Pinus sylvestris)
4. 2b. Nålene sitter enkeltvis på grenen → Gran (Picea abies)
5. 3a. Barken er hvit med svarte flekker → Bjørk (Betula pubescens)
6. 3b. Barken er glatt og grå → Bøk (Fagus sylvatica)

Ved å følge disse trinnene kan du systematisk identifisere treet du ser på.

Ny teknologi — DNA-strekkoding og miljø-DNA

Den teknologiske utviklingen har revolusjonert artsbestemmelse. DNA-strekkoding (barcoding) bygger på prinsippet om at hver art har en unik del av DNA — typisk genet for enzymet cytokrom C oksidase i mitokondriene hos dyr. Sekvensen i dette genet fungerer som en strekkode, helt analogt med strekkodene på varer i butikken. I april 2021 inneholdt det internasjonale strekkodebiblioteket iBOL mer enn 9 millioner sekvenser fra over 700 000 arter. Norge bidrar gjennom NorBOL ved NTNU.

Valget av cytokrom C oksidase-genet (COI) er ikke tilfeldig. Dette mitokondrielle genet er ideelt fordi mitokondrie-DNA muterer raskere enn kjerne-DNA. Det betyr at det akkumuleres nok forskjeller mellom nært beslektede arter til å skille dem, samtidig som genet er så viktig for celleåndingen at det er relativt stabilt innad i en art. For planter brukes ofte andre gener (f.eks. rbcL og matK i kloroplastene), da COI hos planter muterer for sakte. …