생물 분류의 기초

지구에는 약 200만종이 넘는 생물이 살고 있습니다. 뿐만 아니라 새로운 생물이 계속 발견되고 있습니다.
이렇게 많은 생물은 사람들에게 혼돈을 가져오게 되고, 사람들은 그 특징에 생물을 나누게 되었습니다.

생물의 분류

인위 분류:사람이 편리한 대로 생물의 사는 장소나 쓰음새에 따라 분류
자연 분류: 생물의 생김새, 생활 양식, 번식 방법, 유전적인 특징을 기준으로 생물 사이의 멀고 가까운 관계(유연관계)를 밝히는 방법-학문적 연구에 많이 쓰임

생물의 분류 단계는 종을 기준은로 종<송<과<목<강<문<계의 7단계로 나눔

생물의 이름 붙이기:학명을 이용함
학명:속명+종명+명명자
사람: 호모+사피엔스+린네

생물 분류체계의 변화

생물학의 발전에 따라 생물분류 체계에도 변화가 뒤따랐다. 고대부터 생물은 식물과 동물로 분류되어 왔는데, 17세기 후반 현미경이 발명됨에 따라 동물과 식물 어디에도 포함시킬 수 없는 단세포 생물이 있다는 것이 알려졌으며, 이후 이들은 원생생물계로 분류되기 시작했다. 20세기에 들어서면서 현미경의 발달, 특히 전자현미경의 등장으로 세포를 보다 자세히 관찰할 수 있게 되었고, 그 결과 대부분의 생물은 막으로 둘러싸인 세포핵을 가지고 있으나 일부 단세포 생물에는 세포핵이 존재하지 않는다는 중요한 사실이 밝혀졌다. 이로써 막으로 둘러싸인 세포핵이 없는 생물로 이루어진 네 번째 계(界), 원핵생물계가 탄생하게 되었다.

1969년 미국 코넬대학의 휘태커(Robert Harding Whittaker, 1920–1980)는 그동안 식물계에 포함되어 있던 곰팡이 무리를 분리하여 균계로 독립시키면서 새로운 분류체계를 주창하였다. 생태학자로서 생물의 분류에서 영양방식을 강조한 그는 몸 밖으로 효소를 분비하여 사체 등을 분해한 후 이를 흡수하여 살아가는 곰팡이 무리가 광합성을 통해 유기양분을 스스로 생산하는 식물과 동일한 계에 포함될 수 없다고 판단한 것이다. 전체 생물을 원핵생물계, 원생생물계, 동물계, 균계, 그리고 식물계로 분류한 그의 5계 분류체계는 이후 많은 사람들에게 받아들여졌다.

현재는 3역 6계로 분류

한편 1977년 미국 일리노이대학의 우즈(Carl Woese, 1928~) 등은 16S 리보솜 RNA 염기서열을 분석하여 원핵생물계가 사실상 매우 이질적인 두 개의 무리로 이루어졌다는 연구결과를 발표하였다. 또한 계속된 분자계통 연구를 통해 1990년에는 생물 분류계급의 최상위 계급으로 역(域, Domain)을 제안하면서 생물을 세균역(세균계 포함), 고세균역(고세균계 포함), 그리고 진핵생물역(원생생물계, 동물계, 균계, 식물계 포함)으로 분류하였다. 이 3역 분류체계는 이른바 ‘원핵생물’이 서로 매우 다른 두 무리인 세균역과 고세균역으로 분류될 뿐만 아니라 이중 고세균역은 같은 원핵생물인 세균역보다 진핵생물역과 더 깊은 계통 유연관계를 보인다는 것, 즉 계통수에서 같은 가지에 놓여 있다는 사실을 반영한 것이다.

세균역, 고세균역, 진핵생물역의  계통수

 http://blog.daum.net/fdfgegdf/15 <참고>

생물분류 체계의 변화. 동물계-식물계의 단순한 구분에서 3역 6계로의 변화까지를 보여준다.
또한 원생생물계는 단계통군이 아니므로 앞으로 세분될 수 있다.

생물의 분류 방법 <3역 6계>

1977년 미국 일리노이대학의 우즈(Carl Woese, 1928~) 등은 16S 리보솜 RNA 염기서열을 분석하여 원핵생물계가 사실상 매우 이질적인 두 개의 무리로 이루어졌다는 연구결과를 발표하였다. 또한 계속된 분자계통 연구를 통해 1990년에는 생물 분류계급의 최상위 계급으로 역(域, Domain)을 제안하면서 생물을 세균역(세균계 포함), 고세균역(고세균계 포함), 그리고 진핵생물역(원생생물계, 동물계, 균계, 식물계 포함)으로 분류하였다. 이 3역 분류체계는 이른바 ‘원핵생물’이 서로 매우 다른 두 무리인 세균역과 고세균역으로 분류될 뿐만 아니라 이중 고세균역은 같은 원핵생물인 세균역보다 진핵생물역과 더 깊은 계통 유연관계를 보인다는 것, 즉 계통수에서 같은 가지에 놓여 있다는 사실을 반영한 것이다.

1역) 세균(細菌) 또는 박테리아(라틴어)
 bacteria 단수형: bacterium)는 생물의 주요 분류군이다. 세포소기관을 가지지 않은 대부분의 원핵생물이 여기에 속

한다. 원핵생물 중에서 고세균이 세균과 다른 계를 이루고 있다는 것이 최근에 밝혀졌다.  박테리아라는 이름은, 우측 사진에 있는 바실러스 박테리아의 모양을 보면 쉽게 이해할 수 있듯, '작은 막대기'라는 뜻의 고대 그리스어 박테리온(그리스어: baktērion)에 비롯되었다. 박테리아는 현미경을 발명한 네덜란드의 안톤 판 레이우엔훅(대한민국에서는 '레벤후크'라는 이름으로 더 널리 알려져 있다)이 1676년에 처음으로 관찰한 것으로 알려져 있다.

현재의 세균류는 지구상에 최초로 번성한 생물군이 살아남은 것이라고 할 수 있는데, 약 30억 년 전 것으로 보이는 세균류의 화석은 이 사실을 더욱 확실히 해 준다. 한편, 세균류는 처음 지구에 출현한 후 몇 억 년 동안 환경 변화에 적응하면서 생화학적 진화를 계속하였다. 오늘날 세균류가 다양한 작용을 하는 것은 이러한 생화학적 진화 결과라고 할 수 있다. 세균의 세포벽은 탄수화물과 아미노산으로 이루어진 매우 얇은 막이다. 세포핵은 없지만 핵 부위라고 부르는 부분에 핵물질이 들어 있는 것도 있다. 이 부분은 보통 생물의 세포핵과 구조적인 차이를 보이므로 '핵양체'라고 한다. 특히, 대장균 등에서는 DNA 사슬이 둥근 고리로 존재하는데, 이것은 하나의 염색체에 해당되며, 여기에는 일반 염색체에서 볼 수 있는 히스톤과 같은 단백질이 없다.

<세균의 분류학상의 위치>
<세균의 분류학상의 위치>

2역) 고세균
고세균(古細菌, Archaea)은 생물 분류군의 하나이다. 원핵생물의 한 부류로 어떤 점은 세균과 닮아있고, 어떤 점은 진핵생물과 닮아있다.핵이 존재하는 진핵생물과는 달리, 핵이 없는 원핵생물에 포함되는 생물군이지만 일반적으로 우리가 원핵생물로 취급하는 세균과는 본질적으로 다른 계통에 속한다. 

고세균의 종류

특징과 서식지에 따라 구분되지만 여러가지 특징을 동시에 지닌 고세균도 있다. 기본적으로 메탄생성균, 극호염성균, 호열성균, 초고온성균으로 구분한다.

메탄생성세균
많은 수의 고세균은 그들의 에너지 대사의 절대 필요한 부분으로 메탄을 생성한다. 이와 같은 생물들을 메탄생성세균(methanogens)이라고 부르고 메탄 형성과정을 메탄생성(metanogenesis)이라고 부른다. 생리학적으로 메탄생성세균은 절대 혐기성균으로 그들을 배양하기 위해 절대 혐기성 기술이 필요하다. 종들에 따라서는 메탄생성세균의 배양은 H₂와 CO₂의 공기로 된 최소배지에서 가능하다. 비록 극한생물(extremophile)종들은 매우 높거나 낮은 온도 또는 염의 농도가 매우 높은 곳에서 최적으로 생장하지만 대부분의 알려진 메탄생성세균들은 중온성과 비호염성이다.

극호염성세균
극호염성 세균들은 천일염전, 천연 염호수, 혹은 인공적인 염분 서식지와 상당히 많은 소금으로 저린 어류와 육류의 표면과 같은 매우 많은 염분이 있는 환경에 사는 다양한 그룹이다. 극호염성 세균은 생장을 위하여 적어도 1.5M (약9%) NaCl이 필요한 생물이다. 대부분의 종들은 적정 생장을 위하여 2~4M NaCl(12~23%)을 필요로 한다. 사실상 모든 극호염성 세균들은 비록 몇몇 종들이 이 농도에서 매우 느리게 생장하지만, 5.5M NaCl (32%, NaCl의 포화 한도)에서 생장할 수 있다.

극호염성 세균들은 그람음성이며 이분법에 의해 증식하고 휴면단계나 포자를 형성하지 않는다. 대부분의 호염성균은 운동성이 없으나 몇 종류에서는 편모를 가지고 서서히 움직이거나 가스 소포(gas vesicles)로 떠다닐 수 있다. Halobacterium과 Halococcus의 유전체 조성은 전체 세포 DNA의 25~30% 이상을 포함하는 큰 플라스미드들이 존재하고 이들 플라스미드들의 GC염기 비율(57~60% GC)이 염색체 DNA의 것(66~68%)과 매우 다르다는 점에서 특이하다. 극호염성 세균에서 유래하는 플라스미드는 자연계에서 알려진 가장 큰 플라스미드 중의 하나이다.

극호염성 세균의 대부분의 종들은 절대 호기성이다. 대부분 호염성균은 아미노산 혹은 유기산을 에너지원으로 사용하고 최적의 생장을 위하여 많은 종류의 생장인자(주로 비타민들)를 필요로 한다. 어떤 Halobacterium 종들은 탄수화물을 산화하나 이런 능력은 비교적 드물다. Halobacterium에는 시토크롬 a, b, c 형을 포함하는 전달계가 존재하고, 에너지는 세포막에 의해 매개되는 화학삼투현상으로 생성된 양성자 동력을 통해서 호기적으로 생장하는 것으로 알려져 있다. 어떤 호염성 고세균은 혐기적으로 생장하는 것으로 알려져 있다. 당 발효를 하거나 질산염(nitrate)혹은 fumarate의 환원과 연결된 혐기성 호흡(anaerobic respiration)에 의하여 혐기생장(anoxic growth)하는 것이 몇몇 종들에서 보고된 바 있다.

호열성세균
호열성 세균은 다른 세균에 비해 상대적으로 45 °C 이상에서도 생존한다.호열성 세균은 지구의 뜨거운 지역에서 많이 발견되는데,폐석탄과 같이 자발적인 연소에 의하여 열을 내는 지역에서 자주 발견된다. 뜨거운 폐석탄에서 유출되는 유기화합물을 대사하고 번시한다. Thermoplasma의 두 번째 종인 T.volcanium은 전 세계에 걸쳐 고온의 산성 토양에서 분리되었는데, 여러 개의 편모에 의한 높은 운동성을 나타낸다. 세포벽이 없이 삼투압 스트레스에 생존하고, 낮은 pH와 높은 온도라는 양쪽의 극한 환경에 견디기 위해서 Thermoplasma는 독특한 세포막 구조를 진화시켰다. 세포막은 lipoglycan이라 불리는 지질다당류 유사물질을 포함하고 있다. Thermoplasma의 DNA는 높은 염기성의 DNA 결합단백질과 복합체를 이루어 구형 입자 속으로 DNA를 조직화하는데, 이는 진핵생물의 뉴클레오솜과 유사하다. 이 단백질은 진핵생물의 염기성 히스톤 간백질과 유사성이 있다. 히스톤과 비슷한 단백질들이 여러 다른 Euryachaeota에서 발견되고 있다.

초고온성세균
지표면 수천미터 및, 온도와 압력이 매우 높은 곳에서도 번식하는 세균이다. hyperthermophiles는 유류의 환경에서 SO₄²⁻를 황화수로 환원시켜 석유의 질과 회수율을 저하시키고, 해양 석유 플랫폼을 지탱하는 철과 강철 합금을 부식시킨다. 기술자들은 오랫동안 석유 플랫폼에서 황화수소의 문제점을 알고 있었으나, 이것이 hyperthermophiles 때문이라는 것은 최근 들어서야 알게 되었다. 심해 고열 분출구 근처에 사는 세균은 약2m 정도의 서관충과 함께 공생하며 살아가기도 한다. 서관충은 죽은 세균과 세균이 황화물을 산화시킬 때 방출하는 화학물질을 소비한다

<세균과의 비교>
공통점

고세균과 세균은 공통적으로 진핵세포에서 볼 수 있는 핵막이나 기관이 없고 긴 원형의 염색체 DNA를 갖고 있으며 간혹 작은 플라스미드를 갖고 있는 경우도 있다. 또한 특정 대사와 연관된 고세균과 세균의 유전자는 공히 오페론을 이루거나 군집을 이루고 있는 경우가 많으며 고세균과 세균 모두 제2형 제한 효소 (인식부위와 절단부위가 모두 특이성이 있는 제한효소) 시스템을 가진다.

차이점

하지만 고세균과 세균을 가르는 가장 큰 차이점은 크게 세가지 정도로 요약할 수 있다. 첫째는 유전자 및 단백질의 상동성, 둘째는 세포벽과 세포막의 구성, 셋째는 DNA 복제 및 단백질 합성에서의 진핵세포와의 유사성이다. 고세균은 세포막을 구성하는 인지질의 구조에 있어서도 세균과 약 4가지의 차이점을 보이는데, 첫째, 글리세롤의 방향성 (L-form), 둘째, 에테르 결합, 셋째, isoprenoid chain, 넷째, branch가 있다는 점이다. 보통 세균과 막 구성성분이 다르기 때문에 항생제로도 파괴되지 않는다.

3역) 진핵생물

진핵생물(眞核生物, 영어: Eukaryota)은 진핵세포를 가진 생물을 말한다.

진핵세포(眞核細胞)는 세포 내에 핵으로 대표되는 다양한 세포소기관을 가진 세포들을 통칭하는 이름이다.

세포소기관 중 미토콘드리아나 엽록체는 과거 진화 과정에서 외부의 원핵세포들이 세포내 공생체로 도입된 경우로 생각되며, 그 외의 소기관들도 각각 특정한 업무를 수행하도록 분화되어 있다.


○ 원생생물

원생생물(原生生物, Protista)은 진핵생물 중에 동물이나 식물, 균계에 속하지 않는 생물의 분류이다.

성질은 동물, 식물, 균 다양하며 어느종은 두가지의 성질을 동시에 가지고 있는 종도 있다

원생생물은 식물, 동물, 균류와 함께 진핵생물에 속한다. 진핵생물은 원핵생물과 달리 세포 내에 핵과 막으로 둘러싸인 미토콘드리아나 골지체 같은 소기관이 있다. 이런 소기관은 특정 기능이 수행되게끔 특정한 곳에 위치하고 있다. 진핵생물에 속하는 종들의 대부분이 원생생물이고 대부분의 원생생물은 단세포 생물이다. 우리가 잘 알고 있는 식물, 동물과 균류 등 다세포 생물은 원생생물에 뿌리를 두고 있는 큰 몸통의 말단부에 지나지 않는다.

<대표적인 원생생물들> : 규조류, 아베마, 유글레나, 짚신벌레

대표적인 원생생물들

원생생물은 워낙 다양하고 분류도 복잡하여 일일이 언급하기 어려우나 다음과 같은 종들이 가장 많이 알려져 있다.

규조류(diatome)

지구상에서 가장 중요한 광합성 식물플랑크톤 중 하나로 해양 생산성의 큰 부분을 담당하고 있다. 또한 정교한 무늬의 유리질 껍질을 가진 예쁜 단세포 생물로 지구상에서 가장 종 수가 많은 생물 중 하나이다. 규조류와 함께 유색피하낭류(Chromaveolata)에 속하는 생물체로는 바다 속에서 “숲”을 형성하는 거대 식물인 갈조류 켈프, 말라리아를 발병시키는 열원충 (Plasmodium)과 같은 병원체, 감자 기근으로 유명해진 감자역병균 (Phytophthora)이 있다.

아메바(amoeba)

귓불 또는 튜브 모양의 위족을 가진다. 아메바는 최초의 진핵생물 중 하나로 단편모류 (unikonts)에 속한다. 주로 위족을 사용해서 작은 조류(algae)나 박테리아들을 삼켜서 영양을 얻는다. 점균류 (slime molds)는 한 때 균류로 취급되었으나 최근에는 많은 분자계통학적 증거들을 통해 아메바와 더 유연관계가 깊다고 밝혀졌다.

유글레나(euglena)

연못 물에서 흔히 발견되는 연두색의 단세포 생물인 유글레나는 편모 내에 수수께끼와 같은 나선형 또는 결정상의 기둥 모양 구조를 갖는 점에서 다른 단세포 생물과 뚜렷이 구분된다. 세포의 전단부에 한 개 또는 두 개의 편모가 나오는 주머니가 있다. 대부분 혼합영양생물이며 빛이 있으면 광합성을 하지만 빛이 없으면 주위 환경으로부터 유기물을 흡수하는 종속영양생물이 된다. 주로 식세포작용으로 먹이를 섭취한다.

와편모조류(dinoflagellates)

그리스어로 dinos는 소용돌이를 의미하며 이는 와편모조류의 세포가 물속에서 소용돌이 모양으로 회전하면서 움직이기 때문에 붙여진 이름이다. 갑옷 모양의 섬유소판으로 강화된 세포를 가진다. 해양과 담수에서 매우 중요한 플랑크톤 중 하나로 대부분이 혼합영양생물이다. 종종 자신보다 훨씬 더 큰 물고기를 공격하여 잡아먹기도 하는 데 Pfiestria 라는 와편모조류는 자신의 몸의 수천 배 크기인 물고기의 아가미를 공격하여 잡아 먹기도 한다.

짚신벌레(Paramecium)

표면을 덮고 있는 수 천 개의 섬모 (Cilia)가 특징이다. 깔때기 모양의 입 부위를 따라 난 무수한 섬모가 먹이 (주로 세균)을 세포의 움푹 파인 곳으로 이동시킨다. 이곳에서 식세포 작용을 통해 먹이가 식포 내로 들어간다. 또한 단세포 생물로는 매우 뚜렷한 수축포를 가진다. 수축포는 동물의 방광과 흡사한 역할을 한다. 물의 섭취는 삼투압을 사용한다. 낮은 삼투 농도의 용액에서 유입된 물을 수축포 내 방사상의 관을 통해 축적하고 원형질막을 통해서 주기적으로 배출한다 (그림 8).

물곰팡이(oomycetes)

물곰팡이는 백색녹병균, 노균과 함께 난균류 (oomycetes)에 속한다. 초기의 형태학적 연구에서는 이 생물을 균류에 포함시켰지만 난균류의 세포벽은 셀룰로오스로 구성된 반면 균류는 키틴질의 세포벽을 갖는 점에서 구분된다. 물곰팡이도 한 때는 색소체를 가졌을 것으로 생각되지만 지금은 퇴화하여 광합성을 할 수 없다. 주로 죽은 생물을 분해해서 영양을 얻거나 살아있는 다른 세포 몸속에 들어가서 산다. 대부분의 물곰팡이는 주로 담수에 서식하며, 죽은 조류와 동물의 표면에 솜뭉치 모양으로 자라는 분해자이다.

홍조류와 녹조류는 육상식물의 가장 가까운 친척으로, 학자에 따라 원생생물로 포함시키기도 하지만 상당 수의 구성 종이 다세포 생물이며 매우 복잡한 형태와 생식 패턴을 보인다. 여기에서는 주로 단세포 생물로서의 원생생물을 다루고 있어 포함시키지 않았다.

○ 균류(균계)

균계(菌界)는 생물 분류의 하나로 효모, 곰팡이, 버섯 등이 포함된다.

옛날에는 식물에 포함시켜 광합성을 하는 고등식물과 조류에 대하여 광합성을 하지 않는 은화(민꽃)식물, 즉 세균류·점균류·진균류 등의 하등식물을 총칭하였다. 최근에는 체제, 생식법, 생화학적 특성 등에 의하여 근본적으로 식물과는 다른 한 계통적인 생물군으로 분류하고 있다. 균계는 어느 것에도 엽록소 등과 같은 동화색소가 없는 점이 특징이다. 따라서 고등식물처럼 광합성을 하여 스스로 양분을 만들지 못하므로 다른 생물체나 유기물에 붙어서 기생 또는 부생을 한다.

생물의 세부분류 '계 - 문 - 강 - 목 - 과 - 속 - 종'


생물의 세부 분류의 단계는 계 > 문 > 강 > 목 > 과 > 속 > 종 으로 되어 있다.
즉, 종을 기본으로 유연 관계가 가까운 것끼리 묶은 것이 속이 되고, 속을 묶은 것이 과가 됩니다. 이렇게 더 큰 단계로 연결하면 된다.

예 : 사람
동물계 척추동물문 포유강 영장목 사람과 사람속 사람종에 속함.

예 : 고양이
동물계 척추동물문 포유강 식육목 고양이과 고양이속 고양이종에 속함.

예 : 개
동물계 척추동물문 포유강 식육목 개과 개속 개종에 속함.

예 : 장수풍뎅이 (국산종)
동물계 - 절지동물문 - 곤충강 - 딱정벌레목 - 풍뎅이과 - Allomyrina속 - ditochoma종

예 :  애사슴벌레 (국산종)
동물계 - 절지동물문 - 곤충강 - 딱정벌레목 - 풍뎅이과 - Dorcus속 - rectus종

예 : 닭
동물계 - 척책동물문 - 조류강 - 닭목 - 꿩과 - 닭속 - 닭종

1. 종 : 생물을 분류하는 데 가장 기본이 되는 단위
-생김새와 생활 양식이 거의 비슷
-자연 상태에서 짝짓기를 하여 자손을 낳고 번식시킬 수 있는 생물의 무리
예) 피부색과 생김새는 조금 다르지만 사람의 모두 하나의 종, 개도 하나의 종

조류 이야기 http://navercast.naver.com/contents.nhn?contents_id=6167&category_type=series

논에서 자라는 ‘피’ 농민들 피를 말린다고해서 붙여진 거래요
(중앙 일보 2009. 12. 11)