Wydział Biologii Uniwersytet Warszawski

Kalendarz herbarysty

Mniszki - zadanie dla ambitnych. Często w opracowaniach podany jest tylko jeden gatunek - mniszek pospolity Taraxacum officinale, jednak w rzeczywistości gatunków mniszków jest znacznie więcej. Ich oznaczenie to prawdziwe wyzwanie. Jeśli chcemy się z nim zmierzyć, zachowajmy cały okaz i w miarę możliwości "dmuchawiec", albo choćby kilka puchatych owocków (podobnie w przypadku innych Asteraceae). Cechy niełupek też są ważne!

Skąd się wzięła nomenklatura binominalna, czyli od Arystotelesa do Linneusza

Nazwy potoczne i naukowe

Dlaczego w systematyce gatunek opisujemy za pomocą dwóch słów    – nazwy rodzajowej i epitetu gatunkowego? Po co w tym wszystkim rodzaj? Skąd się wzięły nazwy dwuczłonowe? Nie są one naturalne w języku. Zauważmy, że nazwy dwuczłonowe, jakie spotykamy w języku polskim, to w zasadzie tłumaczenia nazw łacińskich. Tradycyjne nazwy organizmów były jednoczłonowe – pies, wilk, lis, niedźwiedź, jeleń, sarna, świerk, jodła, modrzew itd. Nawet organizmy, które obecnie zaliczamy do jednego rodzaju, miały pojedyncze nazwy, jak: sosna, limba i kosodrzewina. To naturalne – po co używać długich określeń, jeśli można krótkich. Skąd się zatem wzięły nazwy dwuczłonowe? Odpowiedzialność jest zbiorowa a wszystko zaczęło się od Arystotelesa…

Logika arystotelesowska i początki taksonomii

Arystoteles ze Stagiry był jedną z największych postaci w dziejach ludzkości. Wiele dziedzin nauki wskazuje na niego jako swego prekursora, m.in. zoologia. Główne dzieło zoologiczne tego filozofa to Historia animalium, ale w innych pracach też znajdziemy liczne odnośniki do zwierząt. W rozwoju taksonomii znacznie większe znaczenie miała logika, której Arystoteles był twórcą. Jedno z praw logiki, tzw. zasada wyłączonego środka, głosi, że dany obiekt nie może jednocześnie mieć określoną cechę i jej nie mieć. Jakie to ma znaczenie dla klasyfikacji?
Pewna popularna gra towarzyska polega na tym, że jedna osoba myśli o jakimś przedmiocie, a pozostałe próbują odgadnąć, co to za przedmiot. Zadają pytania, na które mogą uzyskać jedynie odpowiedź „tak” lub „nie”. Od właściwej konstrukcji pytań i kolejności, w jakiej są zadawane, zależy to, jak szybko zgadujący domyślą się, co to za tajemniczy obiekt. Na przykład:
1. Czy ten przedmiot jest martwy? – Nie.
2. Czy jest to zwierzę? – Tak.
3. Czy jest stałocieplne? – Tak.
4. Czy ma skrzydła? – Nie.
W każdym w tych pytań wybieraliśmy między dwoma wykluczającymi się możliwościami. Coś może być żywe lub martwe, być zwierzęciem lub innym organizmem, być stałocieplne lub nie itd. Tertium non datur – trzeciej możliwości nie ma. Tak oto za pomocą czterech pytań zidentyfikowaliśmy tajemniczy obiekt jako ssaka (z wyłączeniem nietoperzy).

Podział logiczny

Zasada wyłączonego środka pozwala nam podzielić dowolny zbiór obiektów na rozłączne podzbiory. Pozwala nam zatem poklasyfikować te obiekty. Klasyfikację za pomocą podziału logicznego nazywamy też klasyfikacją od góry do dołu, ponieważ zaczynamy od taksonów najwyższej rangi w klasyfikacji, a poprzez ich podział otrzymujemy taksony niższych rang. Taka klasyfikacja ma jednak poważną wadę – jest mało użyteczna. Mało nam mówi o właściwościach klasyfikowanych obiektów, oprócz konkretnych cech, na podstawie których dokonujemy podziału. Zauważmy, że w każdym kroku rozpatrujemy tylko jedną cechę. Obecność stałocieplności i brak skrzydeł dobrze wyodrębnia nam ssaki (z wyjątkiem nietoperzy), ale ssaki zostały wyodrębnione na podstawie wielu innych cech.
Zauważmy, że klasyfikacja dokonana za pomocą podziału logicznego jest subiektywna. Możemy przecież zacząć od dowolnie wybranej cechy, która różnicuje nam dany zbiór obiektów. Np. możemy zamienić kolejność i zacząć od pytania: Czy ma skrzydła? A wtedy w jednej klasie obiektów ze skrzydłami będziemy mieli: ptaki, nietoperze, owady i samoloty. Przy klasyfikacji drogą podziału logicznego kryteria podziału wybiera badacz. Taka klasyfikacja jest zatem bardzo niestabilna. Trzeba jednak przyznać, że jest bardzo wygodna do identyfikacji obiektów. W podanym poprzednio przykładzie doszliśmy do ssaków już po czterech prostych pytaniach.

Klasyfikowanie przez grupowanie

Alternatywą do podziału logicznego jest klasyfikowanie drogą grupowania na podstawie podobieństwa. W najprostszej postaci tej metody oglądamy klasyfikowane obiekty i obiekty najbardziej podobne łączymy kolejno w grupy . Ponieważ zaczynamy od taksonów najniższych rangą i łączymy je kolejno w taksony wyższej rangi, mówimy także o klasyfikowaniu od dołu do góry.

Rodzaj i gatunek

W arystotelesowskiej metodzie podziału logicznego po raz pierwszy pojawia się termin „rodzaj”, po łacinie genus, oraz „gatunek” – po łacinie species (po łacinie, albowiem dzieła Arystotelesa dotrwały w tłumaczeniach łacińskich). Arystoteles nazwał zbiór klasyfikowanych obiektów summum genus. Ów genus następnie był dzielony na species. W następnym kroku species staje się genus i jest dalej dzielony. A zatem arystotelesowski rodzaj i gatunek były po prostu pojęciami z logiki – zbiorem i rozłącznymi podzbiorami. Formalnymi rangami taksonomicznymi stały się dużo później.
Tłumacząc zasady logiki, Arystoteles używał przykładów zoologicznych, np. „owłosiony albo nie”, „z krwią albo bez”, „czworonożny albo nie”. Jednak, w przeciwieństwie do swoich następców, nie zastosował tej metody do klasyfikowania zwierząt. Co więcej, uważał, że w klasyfikacji organizmów podział logiczny nie ma sensu. W De partibus animalium zaznacza, że należy grupować organizmy na podstawie wielu cech, a nie na zasadzie dychotomicznego podziału. Arystoteles posiadał dość dużą, rzetelną wiedzę o zwierzętach i w przeciwieństwie do późniejszych autorów, np. Pliniusza, nie powtarzał bezkrytycznie różnych bzdur. Klasyfikacja Arystotelesa odzwierciedlała jego wiedzę o zwierzętach, nie była zaś kluczem do ich oznaczania. Pisma Arystotelesa o roślinach nie zachowały się, klasyfikowaniem roślin zajmował się głównie jego uczeń Teofrast i on nosi zaszczytne miano ojca – założyciela botaniki.

Początki nowożytnej systematyki roślin

W późnym średniowieczu, a potem w epoce renesansu pisma Arystotelesa były podstawą wykształcenia szkolnego, a zatem wszyscy ówcześni badacze byli zaznajomieni z logiką arystotelesowską, podziałem logicznym oraz koncepcją rodzaju i gatunku. Arystoteles wprawdzie wyśmiewał stosowanie podziału logicznego w klasyfikacji zwierząt, ale podawał przykłady ze świata zwierząt przy opisie tej metody. Jego następcy wzięli to za wskazówkę.
Jednym z najważniejszych uczonych doby renesansu był Andrea Cesalpino (1519–1603). W dziele De Plantis (1583) przedstawił pierwszą w miarę spójną klasyfikację roślin. Poprzednie dzieła, tzw. herbarze, zawierały raczej spisy roślin, często alfabetyczne, co najwyżej ze słabo zarysowanym, przejętym ze średniowiecznej scholastyki, podziałem na rodzaje i gatunki. Cesalpino natomiast konsekwentnie zastosował podział logiczny, opierając się głównie na formie życiowej rośliny oraz cechach owoców i nasion. Co ciekawe, mimo że cechy wybrane do klasyfikowania wydają się arbitralne, to wyróżnione przez niego grupy były dość dobre, tzn. wiele pokrywało się z rzeczywistymi. Badacz historii botaniki, Franz Stafleu, uważał, że tak naprawdę Cesalpino świadomie lub podświadomie pogrupował gatunki na podstawie ogólnego podobieństwa, a następnie tak wybrał cechy wykorzystane w podziale logicznym, aby otrzymać te grupy. Dlaczego Cesalpino i wielu późniejszych badaczy stosowało zasadę podziału logicznego?
W tamtych czasach w zasadzie nie rozróżniano systemów klasyfikacji i systemów służących identyfikacji (kluczy). Do identyfikacji organizmów najlepsze są klucze wykorzystujące podział logiczny. Utożsamianie klasyfikacji i identyfikacji miało też uzasadnienie światopoglądowe. Wierzono w immanentny porządek w przyrodzie, wynikający z planu Stworzyciela, czyli w porządek naturalny. Natura, jako dzieło racjonalnego, chociaż nie do końca przeniknionego dla człowieka Umysłu, dzieło Stwórcy, musiała być uporządkowana. Świat powinien być poznawalny za pomocą logiki. Zasada podziału logicznego wydawała się zatem najlepszym narzędziem klasyfikowania. Celem systematyka miało być odkrycie porządku natury. Rozdział metod klasyfikacji od metod identyfikacji dokonał się dopiero pod koniec XIX w., już po ogłoszeniu i rozwinięciu teorii ewolucji. Ale prawdziwa rewolucja w systematyce zaczęła się od Karola Linneusza.

Rewolucja linneuszowska

Karol Linneusz był jednym z największych uczonych w dziejach biologii. Uczonym niezwykle uniwersalnym – zapoczątkował zarówno systematykę botaniczną, jak i zoologiczną. Przez długie lata Linneusz nie był zbyt korzystnie przedstawiany. Przede wszystkim wypomina mu się, że był kreacjonistą i że jego system był sztuczny. Oczywiście, są to absurdalne zarzuty. To tak, jakbyśmy zarzucali Newtonowi, że nie sformułował teorii względności. W czasach Linneusza nie zgromadzono jeszcze wystarczająco wielu danych, aby można było sformułować teorię ewolucji. Ten negatywny sposób widzenia Linneusza jako ograniczonego pedanta zawdzięczamy XIX-wiecznym ewolucjonistom. Walczyli oni z kreacjonistami, dla których Linneusz był największym autorytetem.
Linneusz był przede wszystkim botanikiem. Widać to po jego dziełach – zdecydowana większość dotyczy botaniki. W 1753 roku, w pierwszym wydaniu Species plantarum Linneusz wymienia ok. 6 000 gatunków. Pierwsze wydanie tego dzieła jest dla botaników niezwykle ważne, bowiem od tej daty obowiązuje reguła pierwszeństwa nazw. Zoologowie liczą pierwszeństwo nazw od X wydania Systema Naturae w roku 1758. W dziele tym Linneusz wymienia zaledwie 4 000 gatunków zwierząt.

Jedna ze stron z księgi Boretiusa. Opis dotyczy ślazu ogrodowego. Nazwa nie składa się z dwóch członów. Jest opisowa.

Malva rosea folio subrotundo flore
dilutius ruben-
te simplici.
Malva arborescens.
? nazwa niemiecka?
Ślas jakoby drzewo urosły. Ślas ogrodny.

Jakie są zasługi Linneusza? Wprowadził on porządek do opisywania i nazywania gatunków. Ujednolicił terminologię botaniczną, zwłaszcza morfologię. Wprowadził krótkie, ale treściwe diagnozy, pozwalające na odróżnianie opisywanych taksonów, a przede wszystkim upowszechnił nomenklaturę binominalną. Linneusz przejął od wcześniejszych botaników arystotelesowską koncepcję rodzaju i gatunku. Te dwie rangi były dla niego zasadniczymi elementami klasyfikacji. W tym duchu też tę koncepcję rozwinął. Każdy rodzaj zaopatrzył w szczegółową diagnozę, opisując zarówno części wegetatywne, jak i generatywne. Natomiast diagnozy gatunków były u niego krótkie, pokazujące jedynie, czym w obrębie danego rodzaju różni się określony gatunek od innych. Dawniej gatunki w określonym rodzaju opisywano całym zdaniem, np. Chaerophyllum sylvestre perenne cicutae folio. Można to przetłumaczyć jako: „Świerząbek leśny wieloletni o liściach podobnych do szczwołu”. Chaerophyllum oznacza rodzaj, a reszta frazy to opis gatunku w danym rodzaju. Linneusz zachował taką diagnozę, ale dodatkowo na marginesie podał krótką nazwę, w tym wypadku Chaerophyllum sylvestre.
Binominalna nomenklatura przyjęła się błyskawicznie. Niewątpliwie duża była w tym zasługa samego Linneusza, cieszył się on bowiem niesłychanym autorytetem wśród ówczesnych systematyków. Poza tym, takie nazewnictwo jest niesłychanie wygodne. Można je porównać do używania imion i nazwisk. Warto przypomnieć, że dawniej nie używano nazwisk, co stwarzało problemy, ponieważ było dużo osób noszących to samo imię. Można wymyślać miliony nowych imion, aby ludzie się nie mylili, ale to dosyć kłopotliwe. Można też opisać daną osobę, np. „Adam – niebieskooki blondyn z blizną na policzku” (co mniej więcej odpowiada opisanej powyżej frazie diagnostycznej). Ale jest to bardzo niewygodny sposób, ponieważ opis jest długi i niejednoznaczny. Dlatego też zaczęto dodawać różne przydomki, np. od miejsca pochodzenia, rodu, imienia ojca itd., które przerodziły się w nazwiska. Kombinacja imienia z nazwiskiem okazała się wystarczająca. Wydaje się, że z takich samych powodów przyjęła się nomenklatura binominalna. Trudno wymyślać coraz to nowe jednowyrazowe nazwy gatunków, a zbyt długie określenia były po prostu kłopotliwe.
Kolejnym powodem, dla którego prace Linneusza osiągnęły tak nieprawdopodobny sukces, była duża przejrzystość jego klasyfikacji. Klasyfikacja Linneusza była sztuczna, ale – podobnie jak klasyfikacja Cesalpino – nie do końca. Np. rośliny podzielił on według budowy kwiatu, przede wszystkim wziął pod uwagę liczbę słupków i pręcików (tzw. system płciowy), co jest dość dobrą cechą do tej pory stosowaną w systematyce. Przykładowo, prawie wszystkie baldaszkowate w klasyfikacji Linneusza znalazły się obok siebie. System płciowy był użyteczny. Klasyfikacja Linneusza, mimo że pozornie oparta jedynie na niewielkiej liczbie arbitralnie wybranych cech, oddawała w rzeczywistości jego głęboką wiedzę o roślinach. Nie ma w tym zresztą nic dziwnego, jeśli zapoznamy się bliżej ze sposobem, w jaki Linneusz wyróżniał rodzaje i gatunki.
Kiedy czytamy jego Philosophia Botanica, zauważamy, jak wielką wagę przywiązywał on do właściwego rozpoznania rodzaju. Dla Linneusza (oraz wielu jego poprzedników i następców) rodzaj to idea, esencja rzeczy, natomiast gatunek to jej różne materializacje. A zatem najpierw trzeba było odnaleźć gatunki, które mają wspólną esencję i pogrupować je w rodzaj. W następnym kroku należało tę esencję wydobyć, czyli przygotować szczegółowy opis rodzaju, pokazujący wspólne cechy włączanych doń gatunków. Na koniec, wykorzystując podział logiczny, można było podzielić ów genus na species.
Klasyfikacja Linneusza była świetnym systemem oznaczania przynależności gatunkowej i dała silny impuls do poznawania przyrody. Przejrzysty system identyfikacji pokazuje to, co już znamy, dzięki czemu łatwo odkryć to, czego jeszcze nie poznaliśmy. I zaraz okazało się, że większość gatunków nie została jeszcze opisana. Zalety systemu linneuszowskiego docenili szybko inni badacze i wręcz rzucili się do opisywania nowych gatunków. Stulecie po Linneuszu było stuleciem systematyki. W ciągu kilkudziesięciu lat po publikacji Species plantarum liczba znanych gatunków roślin wzrosła kilkunastokrotnie. Pierwsze wydanie tej książki miało jedynie dwa tomy. Czwartą edycję tego dzieła, dokonaną już pod redakcją niemieckiego botanika Carla Willdenowa, przerwano po 10 tomach, bowiem nie nadążano z jej aktualizacją. I to jest chyba drugi powód, dla którego Linneusza tak nie lubiono w XIX wieku – uważano, że odciągnął naukowców od obserwacji natury, np. życia i funkcjonowania organizmów, na rzecz opisywania i nazywania gatunków.
Należy jednak z całą mocą podkreślić niezwykłe znaczenie dzieła Linneusza dla rozwoju biologii. Linneusz jako pierwszy nadał gromadzonej przez badaczy wiedzy biologicznej czytelną, jasną strukturę. Umożliwił w ten sposób systematyczne badania, lokalizowanie i wypełnianie luk w tej wiedzy. Uczeni poczęli dostrzegać pewne prawidłowości czy wzorce zmienności (np. geograficznej), co w efekcie zaowocowało sformułowaniem teorii ewolucji. Rewolucja darwinowska byłaby niemożliwa bez wcześniejszej rewolucji linneuszowskiej.
autor: prof. Krzysztof Spalik