La classificazione degli organismi

Di fronte all'incredibile diversità delle forme assunte dalla vita sulla Terra, l'uomo si è posto il problema di raggrupparle insieme in modo logico ed ordinato. Per la maggior parte delle persone la distinzione tra differenti gruppi di organismi ha senso in relazione alle diverse modalità con cui questi influenzano la loro vita. I gauchos (allevatori di cavalli) argentini, ad esempio, utilizzano 200 nomi diversi per indicare i diversi colori del mantello dei cavalli, ma distinguono solo quattro gruppi di piante in funzione dell'utilizzo: erba da foraggio, paglia da lettiera, alberi da legno e yuyos, tutte le restanti piante prive di interesse. I biologi, invece, nel tentativo di identificare con rigore, di studiare e di scambiarsi informazioni sulla diversità di organismi, hanno sentito l'esigenza di costruire un sistema gerarchico di classificazione delle forme di vita presenti sul pianeta. La scienza che si occupa di classificare e di studiare gli organismi in relazione alle loro relazioni naturali prende il nome di sistematica. La prima classificazione dei viventi risale addirittura ad Aristotele (Fig. 7), e si articolava in due soli grandi raggruppamenti: il regno degli animali comprendeva gli esseri viventi che si muovono e mangiano, e i cui corpi crescono fino a un certo punto per poi smettere di crescere; il regno delle piante raggruppava gli organismi incapaci di muoversi e di mangiare e caratterizzati da una crescita indefinita. Tale classificazione è stata utilizzata senza sostanziali variazioni fino a tempi relativamente recenti; lo sviluppo delle tecniche di studio della struttura della cellula e di analisi molecolare, tuttavia, ha consentito negli ultimi anni di realizzare classificazioni che riflettono maggiormente le relazioni evolutive fra diversi gruppi di organismi.

Figura 7: La classificazione aristotelica dei viventi.

Una classificazione ormai classica, benché in parte superata, alla luce delle informazioni ottenute mediante le più recenti tecniche di biologia molecolare, è quella proposta da Whittaker (1969) - si veda la Fig. 8. Essa è basata principalmente sull'organizzazione cellulare e sulla modalità di nutrizione (vedi Tab. 1), e raggruppa gli esseri viventi in cinque grandi gruppi chiamati regni:

• Monera (monere): sono organismi microscopici, unicellulari, procarioti (privi cioè di un nucleo contenente il materiale genetico; Fig. 1a), e comprendono essenzialmente i vari tipi di batteri. Tra questi alcuni - probabilmente i rappresentanti attuali delle prime forme di vita comparse sulla Terra - sono in grado di colonizzare gli ambienti più estremi, caratterizzati da temperature elevatissime, salinità, acidità o alcalinità estreme, assenza di ossigeno. Alcuni batteri sono autotrofi - sono cioè in grado di sintetizzare molecole organiche a partire da materia inorganica - e possono, come le piante, sfruttare l'energia luminosa (tra questi i cianobatteri o alghe azzurre), o utilizzare reazioni chimiche per estrarre energia da sostanze inorganiche presenti nell'ambiente (batteri chemiosintetici). Altri batteri sono invece eterotrofi (cioè non autotrofi) e ottengono l'energia necessaria per la sopravvivenza dalla decomposizione di sostanza organica morta (batteri decompositori) o dai tessuti o dai liquidi del corpo di altri organismi viventi (ad esempio i batteri patogeni).
• Protista (protisti): sono un gruppo eterogeneo di organismi unicellulari, con caratteristiche nutrizionali simili a quelle delle piante (protisti autotrofi, come le alghe rosse e le alghe verdi), o a quelle di funghi e animali (protisti eterotrofi, tra cui sono annoverate le amebe, i foraminiferi, i radiolari). La principale caratteristica che differenzia i protisti dalle monere è il fatto di essere organismi eucarioti (Fig. 1b).

• Plantae (piante): sono organismi eucarioti, pluricellulari, autotrofi. Attraverso la fotosintesi, sono in grado di sfruttare l'energia del sole per sintetizzare molecole complesse. Le piante comprendono i muschi, le felci, le conifere (tra cui alberi come il pino, l'abete, il ginepro) e le latifoglie (tra cui erbe come le graminacee, piante da fiore e da frutto, la gran parte degli alberi come la quercia, il castagno e la betulla). Le piante sempreverdi, come le magnolie, gli abeti e gli ulivi, mantengono le foglie per tutto l'anno. Questo consente loro di attuare la fotosintesi con continuità nel corso dell'anno nelle aree dove il clima è più favorevole (tipicamente le zone mediterranee e le foreste equatoriali). Le piante a foglie caduche, invece, come l'acero o la betulla, sopravvivono alla siccità, al freddo e alla mancanza di luce spogliandosi delle foglie durante i periodi sfavorevoli. I cactus sopravvivono nei climi più aridi avendo trasformato le proprie foglie in spine per minimizzare l'evapotraspirazione, ed immagazzinando così la poca acqua che riescono ad ottenere dal terreno o dalle rare piogge.
• Fungi (funghi): sono organismi eucarioti, unicellulari - come i lieviti - o più frequentemente pluricellulari, formati da filamenti (ife) più o meno strettamente ammassati in una struttura complessivamente chiamata micelio. Le porzioni visibili di un fungo rappresentano solo una piccola parte dell'intero organismo, e costituiscono gli organi preposti alla riproduzione. Tutti i funghi sono eterotrofi e si nutrono mediante l'assorbimento di molecole organiche disciolte. Alcuni funghi sono decompositori, e sono in grado di digerire macromolecole complesse e di trasformarle in molecole più piccole. Altri formano relazioni simbiotiche con alghe (licheni) o con le radici delle piante (funghi micorrizici). Altri, infine, sono parassiti e sono responsabili di numerose malattie delle piante, degli animali e degli esseri umani.
• Animalia (animali): sono organismi eucarioti, pluricellulari, eterotrofi. La nutrizione avviene principalmente per ingestione. A differenza delle piante, che ricevono l'energia solare in modo sostanzialmente passivo, gli animali devono cercarsi il cibo o elaborare strategie per assicurarsene l'apporto. La mobilità di tutto l'organismo o delle sue parti predisposte alla ricerca del cibo costituisce pertanto, per la stragrande maggioranza degli animali, un presupposto indispensabile per la sopravvivenza. La maggior parte degli animali è costituita da invertebrati, ovvero animali privi di colonna vertebrale. Tra questi si annoverano - ad esempio - spugne, meduse, vermi, artropodi (insetti, ragni, crostacei), molluschi (lumache, bivalvi, polpi), echinodermi (ricci e stelle di mare). Quello degli artropodi costituisce di gran lunga il più vasto gruppo di organismi viventi; si stima, ad esempio, che il numero di specie di insetti presenti sulla Terra si aggiri attorno ai 10 milioni, e gli insetti sono in questo senso i veri dominatori del pianeta. I vertebrati comprendono pesci (cartilaginei, come gli squali, e ossei, come i tonni e le sardine), anfibi (rane, salamandre), rettili (tartarughe, coccodrilli, serpenti), uccelli (aquile, pinguini, anatre) e mammiferi (gatti, conigli, balene, scimmie, uomini).

Figura 8: La classificazione a 5 regni di Whittaker (1969). Questo sistema č basato su 3 livelli di organizzazione: organismi procarioti (regno delle monere), organismi unicellulari eucarioti (regno dei protisti) e organismi eucarioti multicellulari (regni delle piante, dei funghi e degli animali). I tre ultimi regni si distinguono essenzialmente per le differenze nell'acquisizione di risorse vitali, come indicato simbolicamente in basso a destra. Alcuni phyla sono perņ di difficile attribuzione: Rhodophyta (alghe rosse) e Phaeophyta (alghe brune) sono tradizionalmente classificati tra i protisti, Myxomycota e Acrasiomycota (funghi mucillaginosi) e Labyrinthulomycota tra i protisti, ma Oomycota (muffe d'acqua) tra i funghi, Porifera (spugne) e Mesozoa (parassiti vermiformi di invertebrati marini) tra gli animali.

L'unità sistematica fondamentale è costituita dalla specie. La definizione più classica di specie (che si adatta però bene solo agli organismi a riproduzione sessuata) è basata sul concetto di isolamento riproduttivo, e identifica la specie con l'insieme degli organismi capaci di incrociarsi tra loro dando origine a prole feconda e simile ai genitori. Ad es. un asino e una cavalla si possono accoppiare dando luogo a prole (i muli). Tuttavia tale prole è sterile e quindi cavalli e asini appartengono a specie diverse. Negli organismi asessuati o partenogenetici non è ovviamente possibile adottare il criterio appena illustrato. La più comune definizione di specie, basata sulle moderne conoscenze genetiche, è la seguente: un insieme di organismi che abbiano un elevato grado di somiglianza genetica. Il livello di somiglianza è però nella pratica del tutto arbitrario. Ad esempio in microbiologia vengono considerati come appartenenti alla stessa specie batteri che possono differire anche fino al 30gruppo di specie strettamente imparentate, derivate presumibilmente da un antenato comune, costituisce un genere.

Tabella 1: Principali caratteristiche dei cinque regni considerati nella classificazione di Whittaker

Secondo il sistema di nomenclatura binomia, ideato nel diciottesimo secolo dal naturalista svedese Carl von Linné (solitamente italianizzato in Linneo) e tuttora in uso, ogni organismo vivente è univocamente identificato da un doppio nome in lingua latina, di cui il primo relativo al genere e il secondo relativo alla specie. Il gatto domestico, ad esempio, è classificato come Felis catus, mentre l'uomo è Homo sapiens. Nel sistema gerarchico di classificazione biologica, come in una serie di scatole cinesi, le specie affini sono raggruppate in generi, i generi affini sono raggruppati in famiglie, le famiglie affini in ordini, questi a loro volta in classi, le classi in phyla o divisioni e i phyla in regni. Un particolare gruppo costituisce un'unità tassonomica o taxon, e il livello in cui è collocato è una categoria. La Tab. 2 illustra, a titolo esemplificativo, la classificazione della specie umana.

Tabella 2: Inquadramento sistematico dell'essere umano (Homo sapiens)