Øvelse: Taxonomi

Kommenteret version - marts 2007.

Øvelse skrevet af: Rasmus Wernersson
Korrekturlæsning og forslag til forbedringer: Malene Erup Larsen


Introduktion

Formålet med denne øvelse er at:
  1. Få en fornemmelse af hvorledes man ud fra en given organismes (fx. en bænkebider) taxonomiske placering, kan finde ud af hvor tæt beslægtet den er med andre organismer (fx. en eremitkrebs eller en vandmand).
  2. Få en konkret erfaring med nogle af de on-line redskaber der findes til at arbejde med taxonomi.


"Tree of Life"

En glimrende on-line resource til taxonomi er det såkaldte "Tree of Life" projekt, som vi skal bruge i denne øvelse. Den store fordel ved dette site er, at det er muligt at bladre rundt efter emner, man synes lyder spændende og at der til en stor del af emnerne er skrevet en uddybende tekst af eksperter inden for områderne. Derudover er Tree of Life beregnet til at blive brugt af et bredt publikum, og ikke kun af folk der i forvejen arbejder med taxonomi.

Tree of Life er med andre ord et rigtigt godt sted at gå på opdagelse.

1) Åbn Tree of Life i et andet browservindue: http://www.tolweb.org

2) Brug et par minutter på at kigge rundt på siden - træet i midten er en direkte vej til at gå på opdagelse i de forskellige dyr/planter/organismers slægtskab.

Cat picture
[Image source: Wikipedia]

3) "Top-down"-opgave: find ud af hvor katten er placeret i hierakiet ved at klikke dybere og dybere ind i gruppen af dyr (obs. "mammal" = pattedyr, og "Placental mammals" er de pattedyr, der ikke er pung-dyr).


Læg mærke til følgende mens du/I bevæger jer stadig dybere ned i hierakiet:  

  1. Er der nogle af de viste dyregrupper, der er uddøde?
    Svar: Der er rigtigt mange af de dyregrupper der er vist i træet der er uddøde - dette indikeres med et lille kors-agtigt ikon. Ofte er der ikke en dedikeret side til de uddøde grupper (de er vist for at vise de "moderne" dyrs placering), men man kan fx. finde en glimrende side om Ichthyostega - en af de allerførste terapoder (altså den gruppe af dyr med fire-lemmer (to arme + to ben) som alle pattedyr, padder, krybdyr osv. er en del af). Den er lidt af en overgangsform mellem fisk of landlevende dyr.

  2. Skim ned over siderne og få en ide om hvilken type af information, der findes.
    Svar: På mange af siderne er der en udførlig beskrivelse af, hvad der definerer gruppen - fx. hvordan skelettet er bygget op, eller hvordan foster-udviklingen er. Fx er der en god beskrivelse af hvordan gruppen Amniota (pattedyr, krybdyr, fugle), har overvundet det problem dyr, der er gået på land, har: Deres æg har egentligt brug for at ligge i et stabilt saltvands-miljø (det var tilfældet hos deres marine forfædre). Frøer og andre amfibier klarer dette ved at lægge deres æg i vand, men Amnioter har istedet udviklet det trick at tage "urhavet" helt med ind i ægget: fosteret er omgivet af en særlig membran (kaldet amnion - deraf navnet på gruppen) som er med til at skabe et lille stabilt "akvarie" rundt om fosteret. Hos pattedyr er dette videreudviklet (æggeskal og blommesæk er væk) til livmoder og navlestreng.

  3. Man kan ikke komme helt "ned" til selve arten "kat" (Felis silvestris) - ved hvilken gruppe ender man?
    Svar: Carnivora

Vær ikke bange for at trykke på noget forkert - det er nemt at gå tilbage.

Pig picture
[Image source: Wikipedia]

4) "Bottom-up"-opgave: Lad os nu istedet gå den anden vej. Lad os antage, at vi ved, at tam-grisen hedder "Sus scrofa" og vi vil finde ud af, hvordan den passer ind i systemet.

  1. Søg efter "Sus scrofa" i søgefeltet i toppen af siden, og find den side der simpelthen hedder "Sus scrofa". Gå ind på denne.
  2. Gå baglæns i hierakiet ved at klikke på det link, der hedder "Containing group".
  3. Hvad hedder den første overordnede gruppe? Giver det mening, når man tænker på det binominale navn (altså det todelte latinske navn)?
    Svar: "Sus" - hvilket er slægtsnavnet (genus). Dette giver fint mening da det binominale navn altid består af slægt (genus) + art (species), for eksempel: Homo (genus) sapiens (species) for mennesket.

  4. Læg mærke til at man også kan klikke på det lille træ i øverste venstre hjørne af siden og aktivere en "quick navigation" menu. Hvis man holder muse-pilen hen over ikonerne, får man en hjælpe-tekst til hvad de gør.
  5. Gå "op" gennem de stadig mere generelle grupper - find det niveau hvor dyr, der tydeligvis ikke er grise, kommer med. Hvad hedder denne gruppe? Er der nogle dyr som er en overraskelse?
    Svar: Når man når til Artiodactyla (Parrettåede hovdyr) kommer der bla. kameler, flodheste og  drøvtyggere med.

  6. Når der er vist et egentlig træ på selve siden, kan man også klikke på pilen på roden af træet for at gå "baglæns" op gennem systemet.
  7. Når du/I når tilbage til de placentale pattedyr (Eutheria), så find den gruppe af dyr som er søster-gruppe til den gruppe du/I lige har kigget på med grisene. En søster-gruppe er den gruppe, der ligger "tættest" på på træet. Er dette en overraskelse?
    Svar: Gruppen med grisene er søstergruppe til hvalerne.

  8. Bonus spørgsmål: producerer hvaler mælk til deres unger? Tænk over dette ud fra hvalernes taxonomiske placering - det er ikke nødvendigt at bladre rundt.
    Svar: Ja - hvaler er pattedyr.
T. rex model
[Image source: Wikipedia]

5) Lad os nu gå på dinosaurus jagt: Vi skal finde den rovglubske Tyrannosaurus rex, og undervejs bide mærke i en måske uventet dyregruppe.

  1. Søg på "Dinosauria".
  2. Der er tre undergrupper inden for Dinosauria. Er de alle uddøde?
    Svar: Af de tre overordnede dinosaurus grupper (Ornithischia ("fuglebækken-øgler" - planteædere), Sauropodomorpha ("Sumpøgler"), og Theropoda ("Rovøgler")) er "Theropoda" ikke markeret som uddød.

  3. Gå stadig dybere ned i hierakiet, for at finde beskrivelsen af Tyrannosaurus rex - læg undervejs mærke til hvilke typer af dyr, der er i de forskellige grupper, og hvilke grupper der ikke er uddøde.
    Svar: Coelurosauria, Aves.

  4. Nyd de pæne billeder på siden med Tyrannosaurus rex (og andre "Tyran øgler"), og tænk så over følgende (brug oplysninger fra de forskellige grupper du har set undervejs):
  5. Er alle dinosaurer uddøde?
    Svar: Nej, da der er undergrupper der ikke er uddøde.

  6. Er flagspætten en dinosauer - taxonomisk set?
    Svar: Ja - Aves (fuglene) hører ind under "Dinosauria". Det regnes idag for sikkert at fuglene opstod inden for gruppen af små rovdinosaurer. Dette understøttes stærkt af både skellet-opbygning samt ikke mindst fossiler af dinosaurer (og primitive "tandfugle") med fjer. Sandsynligvis er fjer først udviklet som en måde at holde varmen på (samme funktion som pels hos pattedyr), og først senere er flyvning udviklet.


NCBI Taxonomy Database

Den næste online database vi skal kigge på er en noget mere "tør" og teknisk database, NCBI's taxonomi database som indeholder den fulde hierakiske taxonomi for p.t. (jan. 2007) 180.000 organismer. Den indeholder ikke samme "letlæselige" information som Tree of Life, men den kan være nyttig at bruge, hvis man har brug for nogle flere tekniske detaljer, fx. om hvor en specifik gruppe, man kun kender det latinske navn på, befinder sig i systemet.

1) Åbn NCBI's taxonomiside i et andet browservindue: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/

2) Læg mærke til at der link'es direkte til en række af de mest "populære" organismer fra hovedsiden.

3) Prøv at klikke på "Homo sapiens".

  1. Dont Panic: Det vælter nu op med en absurd mængde information - bla. om genomsekvenser og meget andet godt, men vi skal her kun kigge på de taxonomiske informationer, der står øverst på siden.
  2. Læg mærke til at der er tilknyttet et unikt "Taxonomy ID" til mennesket som art. Dette er vigtigt, da alt sekvensdata (DNA, Protein osv) bliver katalogiseret ud fra den art, de kommer fra (fx. menneske eller bæver) og dette arts-ID, er defineret i netop denne database!
    Kommentar: TaxId for mennesket: 9606

  3. Under "Lineage" står den fulde hierakiske taxonomi for mennesker. Grupperne står skrevet fra venstre (højeste niveau, fx. Eukaryota) mod højre (laveste niveau, fx. Homo - menneskets slægt).
    Kommentar: Man kan holder muse-pilen hen over en gruppe for at få at vide på hvilket niveau den er (fx: Chordata = Phylum).

  4. Læg også mærke til at der er 117 kryptiske under- og overgrupper som man kun kender til, hvis man er ekspert i taxonomi. De fleste af disse er simpelthen ikke vist i "Tree of Life" for at gøre det mere overskueligt.
    Kommentar: Man kan klikke på "Lineage" for at få vist et mere komprimeret overblik over slægtskabsforholdene ("Lineage: abbreviated").

  5. Prøv at klikke på "Mammalia" - da vi nu er gået til et mere overordnet niveau, vises der også en oversigt over de underliggende grupper - per default vises der 3 niveauer ned. For visse af grupperne er der en kortfattet beskrivelse på engelsk.
    Kommentar: Bemærk at der står "Click on organism name to get more information" når man er ved listen. Ved at klikke på Mammalia kan man komme ind og få flere informationer om netop denne gruppe (fx er TaxId = 40674)

  6. Principielt kan det godt lade sig gøre at finde frem til Homo sapiens ved gradvist at klikke sig ned gennem træet, men det kræver lidt gætværk og/eller fornemmelse for de latinske navne (eller at man "snyder" og har Tree of Life åben ved siden af!). Prøv at klikke et par niveauer eller tre ned gennem systemet, og læg mærke til den enorme mænge af data der vises undervejs.
    Kommentar: Som jeg har snakket med flere af jer om undervejs i kurset er Wikipedia også en glimrende ressource - men den må aldrig stå alene. De fleste videnskabelige opslag i Wikipedia er af en forbløffende høj kvalitet (når man tænker på at alle kan gå ind og ændre hvad der står), og i de fleste opslag om dyr står der fx om deres taxonomiske placering. Men netop fordi alle kan skrive i Wikipedia kan oplysninger herfra ikke stå alene. Man kan derimod godt starte med at slå noget op i Wikipedia, for at få en overordnet ide om emnet, men man er så nødt til at tjekke oplysningerne i de officielle databaser.

    Prøv fx at slå katten op i Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Cat) og tjek om taxonomien er korrekt i NCBI Taxonomy.

   
4) Men hvad kan man bruge det til?
Grunden til, at NCBI Tax er en nyttig resource selvom den er lidt tør eller fagnørdet er: 1) Det er den officielle database for Tax-Ids, som bruges til sekvenser og 2) den er faktisk rigtig god at søge i og til at sammenligne taxonomier.

Lad os antage at du/I har læst en artikel, som handler om hvordan nogle DNA sekvenser ser ud hos fire forskellige dyr: Homo sapiens (Mennesket), Mus musculus (Musen), Danio rerio (Zebrafisk) og Drosophila melanogaster (Bananflue). Vi vil nu prøve at finde ud af, hvor disse fire forskellige dyr ligger placeret i forhold til hinanden.
  1. Åbn to browservinduer (eller tabs) [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/] og søg efter hhv. Homo sapiens og Mus musculus i hvert af dem.
  2. Ved at sammenligne "lineage"-teksten kan man nu finde det sted hvor menneske og mus spalter ud. Mennesket er en primat - i hvilken gruppe hører musen til?
    Svar: Glires - og derunder "Rodentia" (altså en gnaver).

  3. Hvis man ønsker at vide noget mere om de grupper, man finder frem til (andet end et latinsk navn, der måske ikke siger en så meget), så kan man slå gruppe-navnet op i Tree of Life: Prøv fx. at søge på "Euarchontoglires" (den "nederste" fælles gruppe for menneske og mus) - Tree of Life vil så finde den side hvor denne gruppe er indeholdt, nemlig siden med de placentale pattedyr som vi før har kigget på.
Zebrafish picture
[Image source: Wikipedia]
  1. Åben yderligere et par browservinduer (eller tabs) og find også Zebrafisken og Banenfluen.
  2. Lige som sidst kan man slå op i Tree of Life for at få en forklaring på en gruppe. Da Tree of Life ikke indeholder samme mænge af data som NCBI Tax kan det være nødvendigt at bevæge sig yderligere et trin eller to opad i hierakiet for at finde en gruppe med en beskrivelse på Tree of Life. 
  3. Find den gruppe der holder mennesket sammen med zebrafisken, og find den relevante side på Tree of Life. Hvornår opstod denne gruppe?
    Svar:  Euteleostomi - giver ikke noget resultat på TOL, men hvis man søger på det næste niveau ("Teleostomi") kommer man frem til siden Gnathostomata (hvirveldyr med kæber). Gruppen kendes fra for ca. 380 millioner år siden og frem.

  4. Undersøg på samme vis Bananfluens og Menneskets slægtskab.
    Svar: Coelomata - man må gå et niveau baglæns (til Bilateria) for at finde en beskrivelse på TOL. Bemærk at vi her er næsten ved roden af dyrenes (Metazoa) stamtræ. Cotaining group er "Animals (metazoa)". Der er altså lige så langt mellem mennesket og bananfluen som mellem mennesket og fx. en hummer (et krebsdyr) eller en snegl (en mollusk - et "bløddyr"). Vi skal i størrelsesordenen 600-700 millioner år tilbage for at finde sidste fælles stamfader til gruppen (der er nogle gode web-links på Metazoa siden på TOL).


Fruit fly picture
[Image source: Wikipedia]