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瑟姬小蜂属研究随记
热度 1 zhuchaodong 2012-11-3 22:59
瑟姬小蜂属研究随记
从1998年开始，我在黄大卫研究员、John La Salle博士指导下，开始研究瑟姬小蜂属（ Cirrospilus ）中国物种。该属在学术上有一些争议；同时，属内大部分物种纯黄色或者带黄斑。这些黄色斑块一直被学者用于物种鉴别。2002年，我们依据外部形态学特征，在Zoological Studies上发表了1篇分类论文（ zoolstud.sinica.edu.tw/Journals/41.1/23.pdf） 。在该论文中，我们和以前的学者一样，用了色斑等特征，用于物种之间的鉴别。不过，纯黄色的标本是否都是1个物种？斑块类型相似的标本是否为同一个物种？根据斑块分布区域，是否足以鉴别该属物种？ 解决上述分类学问题，可能需要：1）足够的标本量和变异范围；2）合适的纪录与分析方法；3）独立于外部形态结构，特别是色斑的特征，如分子序列等；4）不同学者之间的沟通、交流。 自此，我一直非常关注这个属的物种，并尽可能采用不同的采集方法，收集标本。这些方法包括：扫网法、黄盘采集法、马来氏网和饲养发。目前看起来，获得该属物种大量个体的最好方法就是饲养。在过去的几年中，我们从木本植物的潜叶蛾，饲养出一些标本。同时，有些研究害虫的专家，也送鉴了一些有意思的标本。 这几年的积累过程中，我们体会到：1）通过饲养的方法获得系列标本，并开展形态测量和分子分类学研究，应该是研究物种种间、种内变异的最佳研究方案；2）饲养有助于我们了解这些微小而美丽的物种的生物学；3）饲养可能为后续这些寄生蜂的规模化饲养奠定基础。 我们在北京昌平王家园果园基地，通过网扫获得了一些标本。今天下午，曹焕喜同学用图像系统合成了一些图片。我选择了部分供有意了解该属物种信息的同行或学生研究。 标本1： 鉴定： C. pictus Nees（雌性） 标本2： 鉴定： · C. variegatus （Masi） （雌雄） 标本3： 鉴定： C. pictus Nees（雄） 标本4： 鉴定：待定（雌雄） 注： 上述标本均由袁峰网扫采集自北京昌平王家园果园； 上述图片由曹焕喜从酒精浸泡标本获得原始图片，并叠加而成。
个人分类: 思路随想|9890 次阅读|1 个评论
科研故事：一个植物新种的发现、发表与命名
热度 8 tropicalfern 2011-12-27 18:42
科研故事：一个植物新种的发现、发表与命名
2009 年 5 月，我园（中科院华南植物园）有个木兰科国际会议，我特意参加，意欲结识来自印度尼西亚的学者，为将来访问印尼准备便利条件。会议期间如愿找到 Riswan 教授，他来自印尼茂物植物园（ Bogor Botanical Garden) ，我跟他提到想造访印尼兆哇，查阅印尼的馆藏标本并考察兆哇的巢蕨类植物，需要他提供帮助，他一口应允。 2009 年 10 月 24 日，如期开始我的印尼兆哇之旅。从飞机降落到雅加达机场开始， Riswan 的尽心帮助就一直陪伴在我左右。机场接机、住宿安排、参观 Bogor 植物园、去 BO 查阅标本、三次野外行程、寻求标本离境许可文件、 11 月 6 日凌晨四点动身返程、心惊胆战地带标本材料过安检，无一不是在 Riswan 的亲自陪同或密切关照之下完成的。 印尼之行的主要目的，是实地观察兆哇西部的鸟巢蕨（ Asplenium nidus L. ）的生长形态。我入住的茂物植物园里就有无数的天然生长的鸟巢蕨，所以我的目标很容易就实现了。意外的发现是，茂物植物园里有一株引种的貌似巢蕨类的植物，形态特征独特，当我核定它的叶片边缘确实具有连接的叶脉（巢蕨类植物的鉴别特征）以后，我就初步认定，它代表了一个尚未描述的巢蕨类新种。 植物分类学上要确立一个新种，需要有确凿的比较形态学方面的证据，也应该有详细的地理分布资料。令人沮丧的是，茂物植物园的这株引种植物，只知来自印尼的某个地方，具体采集地点不明。如果具体产地不清，无论这种植物有多么鲜明独特的形态特征，现代分类学工作者都不宜把一个来历不明的植物作为新种模式予以发表，所以我只好把这株不知名的植物暂时或永远忘掉。 无巧不成书， 2010 年的某一天，我在自己单位的标本馆（代码 IBSC ）检查巢蕨类植物标本，一眼发现一份由孙洪范先生 1962 年采自印尼的标本（采集号 7759 ），该标本与茂物植物园的那株惊人的相似。毋庸置疑， IBSC 的这份标本与茂物植物园的那株引种植物代表了一个新的巢蕨类新种。此后的微观形态学特征（叶表皮形态和孢子形态）检查，进一步证实 IBSC 的标本与茂物植物园的引种植物属于同种，而分子序列证据显示，该种不靠近已知的任何种，占据相对孤立的系统位置，呼应该种独特的形态学特征，为支持该新种的客观真实提供了强有力的证据。当发现 IBSC 的印尼标本以后，该种的一个具体产地，即印尼的 Nusakambangan 小岛（位于兆哇中部）浮出水面，虽然茂物的那株引种植物的产地仍然未知，但现在获得的资料对于新种的发表已经足够。 整理好所有资料以后， 2011 年的 7 月底动笔写作， 8 月 4 日投稿到 Blumea, 10 月 12 日收到主编的反馈：“文章可以接受发表，但需要针对审稿人提出的问题进行修改”。审稿人提了两个要求，其一，在得出新种结论以前，要把该种和大鳞巢蕨（ Asplenium antiquum Makino ）作比较 ,因为 日本学者曾得到这样的结论——巢蕨类的叶片中肋的形状是不稳定的；其二，要求提供分子系统发育图。此外，主编还提出一个建议：讨论茂物的那株引种植物与 IBSC 的凭证标本是否来自同一个采集。此后的两周时间里，我的修改重点是制作一个分子系统发育图，同时请印尼的朋友（也是合作作者之一）想方设法核定茂物那株引种植物的来源。 10 月 26 日收到印尼朋友开心的邮件，终于查到那株植物的引种信息，它来自西巴布亚的 Sorong 。 10 月 27 日把修改稿返回给主编，Cover letter中特别提到，我拒绝接受审稿人要求把新种与大鳞巢蕨作比较的建议，因为日本学者先前的文章涉及的取样区域太小而取样数目太少，由此得到了一个草率的甚至是误导人的结论。 11 月 26 日收到主编的回信，“完全接受你的反馈”， 11 月 30 日主编告知我，稿件被正式接受发表。 最后要提到命名问题，我把这个新种取名为 Asplenium riswanii S.Y. Dong。 种加词“ riswanii ”取自印尼友人的名字 Soedarsono Riswan, 以此表达我对他的感谢，是他为我的首次印尼之行提供了热情周到的帮助。 12 月 3 日我把新种稿件被 Blumea 接受发表的消息告知印尼的所有朋友， 12 月 9 日我从野外回来，收到一个震惊的消息， Riswan 教授于 11 月在他位于兆哇中部的老家中去世。 2009 年在兆哇， Riswan 告诉我，他次年退休，想必他今年才 61 岁。曾委婉向印尼朋友问及 Riswan 去世的原因，无果。谨以新种 Asplenium riswanii 和这篇博文，纪念曾经予我诸多帮助的 Riswan 教授。 第二届国际木兰科植物研讨会（广州，2009年5月） Asplenium riswanii S.Y. Dong
9940 次阅读|14 个评论
浅议科学研究方法之分类法
热度 3 putin24 2011-11-24 22:36
浅议科学研究方法之分类法
分类 ( Taxonomy ， Science of classification ) 根据事物种类、等级或者性质，对其分门别类，使复杂无序的事物系统化，从而达到更好地认识和区分客观世界的一种逻辑思维方法。 ( Taxonomy is the science which deals with the study of identifying, grouping, and naming organisms according to their established natural relationship.) 分类在某种程度上是将一个类分割为几个或者多个子类进行研究，从而使得对事物的属性、行为、约束 (properties, behaviors, constraint) 更好地认识和理解。 e.g.1 社会分工的出现，柏拉图 (Plato, 427BC-347BC) 认为人们最初为了满足最基本的物质需要，有了农民、牧人、各类工匠，之后出现了商人。亚当斯密 (Adam Smith,1723-1790,UK) 认为由于人导致的才能自然差异，而这又是由人类独有的交换物品私利倾向决定了社会分工。人们不断专业化并提高生产力，从而出现了福特流水线 ( 工位所做工作不一 ) ，农业、工业、服务业等不同从业人员。柏拉图与亚当斯密探究的是社会分工分类的标准，将具有某种相同属性 ( 行为、约束 ) 的人进行分类。 分类过程中最重要的是选择正确的分类标准，而标准必须区别事物本质特征与非本质、主要与次要特征。分类的标准建立注意事项： 划分必须是相应相称的 ; 同一次划分必须根据同一标准 ; 划分出来的子项必须互相排斥。 e.g.2 生物学上的分类 ( 界、门、纲、目、科、属、种 ) ，对草鱼，鲤鱼，黄鱼，娃娃鱼进行分类，自然将前三者归为一类，由于其本质特征是“属于鱼纲”，娃娃鱼属于两栖动物。同样地，如果为了研究淡水生物与海水生物生理特性差别，则我们可将草鱼、鲤鱼和娃娃鱼归为一类进行研究。 某一特定的分类标准下分类的结果通常以等级结构 ( hierarchical structure ) 或者分类表等形式表示。 e.g.3 机械中零部件分类问题，某种类型产品所需要的零部件中，根据在 Dealer Mananerment System 中存在大于 12 个月的零件的销售重要性分为 ABC 三类， D 类——特殊类需要被人工定义的零件； N 类或者 NA 类——新零件； Z 类——数据错误不能正确分类的零件。对同属于一个产品族的零部件更强调其互换性与通用性程度，又可以对零部件进行分类为标准件、非标件等。 e.g.4 价值工程中， ABC 分析法 ( Activity Based Costing ) 又称为作业成本分析法，确定分析对象的特征、可用技术指标、价值指标及效果指标，将分析的事物分成 A( 重点 ) 、 B( 一般 ) 、 C( 不重要 ) 三类不同的类型，运用不同的策略进行管理和处理。 Chart of Romance languages based on structural and comparative criteria not on socio-functional ones. (Koryakov Y.B. Atlas of Romance languages. Moscow, 2001)
个人分类: 学术笔记|10381 次阅读|6 个评论
叹植物分类研究之不易
热度 2 Leguminosae 2011-10-14 21:51
研穷结构之精巧，辨析性状之同异，采撷于分子之微，留意于海陆之动，以标本研究为根基，以野外观察为必备。资料掌握务求广博，法规拉丁不可忽略。以十年为期，心无旁骛，焚膏继灸，兀兀穷年，差可略窥堂奥。至于入室升堂，须付一生心力。分类研究之为学，可谓难矣！
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做个热爱科学的人
热度 2 wangdh 2011-9-26 12:02
做个热爱科学的人
做个热爱科学的人 ( 王德华 ) 一个多月前，学生转交给我一本《中国科学院动物进化与系统学重点实验室研究生学刊》 2011 年第一期，并转达说希望我能写几句话。转眼已经到了 6 月了。 我很喜欢《研究生学刊》之类的读物，也许自己曾经经历过研究生阶段，读这类读物，总是感觉年轻。研究生阶段是人生中一段美好的时光。研究生生活应该是闪光的，思维是活跃的，表现的是活跃，研究生应该充分展示敏锐、灵气、创新和超越。信息时代，特别需要交流。《研究生学刊》，作为研究生自己耕耘的一块园地，可以自由地交流自己的最新发现，自己的感想心得，新思维，新观点，以及对生活和科学的感悟。在这里，可以记录自己成长的足迹，记录自己的喜怒哀乐，记录自己的科研灵感和火花。通过品味研究生的学习和工作过程，培养自己的理性和批判性思维，培养敢于挑战权威、敢于质疑的勇气，使自己逐渐成熟起来。 做研究生，就应该热爱科学，关注科学，思考科学。做研究生，就要发挥青年人的才气和优势。青年，是创新的年龄，具有创新的思维和条件。青年，是多彩的年龄，是最具活力的年龄。青年的睿智和潜力不可估量，青年学者合起来的力量将是无往不胜。 做科学研究，可以丰富自己知识，可以武装自己的理性，可以充实和完善自己的生活。科研需要追求，需要执着，需要耐得住寂寞。科学需要一种精神，一种信仰，一种坚持。科研最忌讳的就是功利化和投机取巧。 没有追求，很难想象一个时代青年如何能坚持常年在野外调查、采集标本，很难想象在青春年华能忍受那艰苦的生活和枯燥的日子。野外工作是辛苦的，也是享受的，对于野外生物学更是必须的。科研需要第一手的资料，走进大自然是掌握第一手资料的唯一途径和机会，生态学是如此，分类学、系统学和地理学也是如此。只看书上的图画，不会了解大自然；只看失去光泽的标本，不会知道自然的美丽；只在博物馆（标本馆）里，不会了解生物在自然环境中的情况，也谈不上了解生物的生活史策略和生存适应策略。 时代是发展的，知识是更新的，人才也是更替的。发展是必然的，创新是必须的。但本和根，是不能丢的。什么是本、什么是根呢？分类学的任务一定不是简单给生物起一个名字。系统学、分类学、地理学、生态学、进化生物学，每个方面对于我们理解大自然都很重要。传统需要传承，更需要创新。创新是发展，但不是丢掉传统。思想创新很重要，学术传承也很重要。分子生物学是非常有利的工具，但不能解决一切生物学问题，更不能解决传统学科问题。地理学、生态学和进化生物学等等，都需要分类学和系统学的基础。每个学科都有其自身的地位和核心，其他学科是难以替代的。同样，在组学时代，基因组学也不可能代替传统的分类学和系统学。 科学需要时尚的人，也需要忍受寂寞的人；需要跨越式的人，也需要按部就班的人；需要开拓新学科新领域的人，也需要传统的守护和传承人。分类学是一门古老学科，是重要的基础学科，也是逐渐被边缘化的学科，所以需要扶持，需要发展和延续，更需要后备人才。作为这个专业的研究生应该有一种责任感，有一种使命感。 做学问很清苦，做研究生也不容易。创造知识是一种享受，分享知识是一种满足。研究生生活应该丰富多彩。 祝福《中国科学院动物进化与系统学重点实验室研究生学刊》，祝福动物进化与系统学重点实验室的研究生们。 ( 写于 20116.11)
个人分类: 研究生教育|6681 次阅读|1 个评论
本单位图书馆的现状与思考
热度 3 keifei 2011-5-28 01:35
自来到植物所学习后，使用本单位图书馆查找文献比较多。图书馆虽说不大，可是每次总能在密密麻麻的书山里找到几个宝贝而欣喜不已。不过有次比较惨，愣是将一个好好的手机丢失在茫茫的书海里而再没音讯。在国内，说 IBCAS 图书馆在植物学领域馆藏最丰富该不过分。说起历史来，那可以说得多了，可以联系起来多少光辉前辈的事迹。现在图书馆，可以比较方便地查阅世界各地植物的信息，跟踪最新的进展，追溯到西方 200 多年以来的点点滴滴，也可以在古籍与方志中追溯本本草草。 现在通过图书馆查一些基本的文献没多大问题了，可是一旦把视野扩大到邻国，到大洋彼岸，或稍微多追溯些过往的老文献，那就比较容易感觉到我们文献收集的局限。国内近 20 年来出版物激增，关于植物分类学之类的地方植物志、图鉴、检索表、名录之类的出版物不甚枚举，且地域范围越来越细化，从省级到县甚至到一个保护区，一座山，一个校园。植物所目前的收藏只能说保证了省级和重要的地方植物志的收集，而其他则相当薄弱。对于使用者来说，我们只能说还好有国图，有这么一个强制的版本收集库，从香山过去也不远。 最近有一很不好的消息：图书馆的纸本采购经费被大幅削减，据说今年一下子削减到只有一万多元。当时听了都不太敢相信，现在一万多块钱大概还不够领导们吃一顿饭吧。很郁闷，如此“粗暴地虐待”甚至是残害图书馆。。。俺不禁长叹再长叹，一研究所图书馆竟沦落至如此。。。呜呼，悲哀！领导大概都是不使用图书馆的，也跟他们的绩效毫无关系的。 另我也在思考，领导都不是做分类学或多样性研究的，他们并没有很领会到图书馆服务于此类学科研究的特点和意义。对于分类学研究来说，文献与标本是两个举足轻重的资料。谁拥有更多的标本与文献，谁就拥有更多的话语权，就更易做出让人信服的研究与处理。因此，对一个植物学研究机构来说，标本馆与图书馆是其立身之柱。这些是极为重要的要资源，谁最多最全，谁就最强。正因是资源，所以基本上来说，并不能说一本书没人使用或引用就没有价值，只能说他的价值没有被发现。英国邱园之所以能被称为世界生物多样性研究的圣地，就是因为它无可比拟的极丰富的全世界的文献与标本。此硬件条件够了，人才自然而然要汇聚过来，在此机构工作的人才能更好的获得学术上的进步。在分类学领域，它的活力与魅力是积累，积累更多的材料与文献。君不见我所前身的两个独立研究所在民国时期是如何风光的？他们无一不是想方设法去获得更多的文献与采集更多的标本。 而今呢？我个人觉得分类学在中国还需要做很多年才能把家底摸清楚。这个过程还会需要相当长一段时间，主要是因为开展此类研究困难重重，耗时耗力：首先就是找文献、找标本往往花费了大量时间，很多时候总有一些文献或标本就是无法获得；另一个是视角问题，我们的研究往往只能局限在中国或稍大到东亚，因为我们缺乏周边国家、缺乏拥有世界各地的标本与文献。我们研究的视野被严重束缚了。所以我们目前的标本馆与图书馆条件其实是相当不能满足科研人员的需求。不过现在的数字化标本与文献突然间极大方便了分类学的研究，诸GBIF、各大标本馆的Herbarium Catalogue与Type database、 BHL 、 Botanicus 、 Tropicos 、 IPNI 之类的服务很受欢迎。国内现在也有开发出类似的数据库，标本数据库当属CVH，而文献数据库则期待 BHL-China。BHL-China 这是最近依托植物所图书馆而开展的生物多样性遗传图书馆的中国节点 BHL-China （ http://www.bhl-china.org/cms/ ）项目。这才启动不到一年，现在这个平台尽管不成熟，但体验下来的感觉与主站 BHL 开放、高质量、多选择的理念相去甚远，处处感觉是防御，是限制，是关门造车，是少数人维持的个人天地。 也本以为透过这个项目图书馆能在经费上得到更好的保证，我错误地以为领导也会认为藉此平台可以切实加强图书馆的馆藏。原来他们是希望一劳永逸，最好最终关掉图书馆才好。现在的采取的策略是控制纸版，扩大电子版。扩大电子版当然对用户来说是好事，可是要严格压低纸版的购买，我坚决反对！实际上，图书馆发展这几十年来已经欠了很多债了，尤其是文革期间和普遍的经费严重紧张的 90 年代。个人觉得纸版文献不可能被电子版替代，就像照片永远无法取代标本一样。电子版文献和照片都只是方便了信息的传递，最终表达出来还是需要回归到纸上（打印）与标本上。 总之，希望图书馆的经费无论是在电子还是在纸版的采购上都能得到有效的保障。图书馆利用率低，不是资源不好，而是资源不够好，不够多，还不是很能吸引读者（另一重要因素可能是宣传力度与服务水平的高低）。本身货色就不怎么样，何谈让人家来欣赏你？所以，我希望图书馆在数字化的背景下能更加注重收藏，保持和增强自己的收藏特色。以open and open丰富馆藏为基础的数字化平台也才能提供更有力的资料来吸引更多的读者。我想，植物所图书馆何时能把专业文献与标本收集到邱园的水平，到那时说IB-CAS是国际分类学研究一重镇就不是句空谈，不是吹牛皮了。不过要达到实至名归的“中心”地位。我们的文献与标本收集的数量与覆盖面还需要极大的改进，其实我们落后传统的英美法德俄等国都很多很多，你知道吗？
个人分类: 文献|3877 次阅读|8 个评论
中澳分类学虚拟实验室（VTL）
热度 2 zhuchaodong 2011-4-5 13:50
对生物多样性的发现、认识和描记是人类认识自然、可持续利用生物多样性的基础。据估计世界已知生物物种在1000万种以上，但是经过近250年、几代分类学家的不懈努力，目前我们人类只描记了170多万种。按照现在的认知速度，人类要认识这些生物多样性资源需要至少1000年。尽管如此，大量的生物由于环境的变化正以非常快的速度在灭绝，很多类群在人类没有认识它们之前就已经消失了。同时，随着全球资源的大量消耗与短缺，社会经济发展对生物多样性认识的需求愈来愈强。 对于生物多样性认识的核心是物种多样性的描述，开展这项工作的核心人员就是分类学人才队伍。但是，目前分类学人才队伍严重萎缩，许多类群无人问津，一些重要类群后继乏人；研究的手段和技术相对比较落后，更多是凭借经验的积累，因此严重制约了人类对生物多样性认识的速度和深度。当前，国家经济建设与学科发展对分类学的巨大需求与分类学本身存在的瓶颈问题之间出现了严重的矛盾。 而数据库建设技术、图像识别技术、网络智能技术、分子生物学技术等的不断发展和成熟预示着基因组时代和人工智能时代的到来，这些新的技术手段和科学理念为分类学的发展提供了良好的发展空间。基于标本资源，对所有标本信息的数字化，不断积累的基因组信息，智能化信息，专家经验的信息化，以及异地调用专家队伍的远程鉴定网络建设将成为未来分类学发展的主要方向或潮流。 基于对上述问题的思考、前期的合作基础以及各自的特点与优势，中国科学院与澳大利亚科学与工业组织联合支持的 “ 中澳分类学虚拟实验室 ” （ China-Australia Virtual Taxonomy Laboratory ，简称 VTL ）于 2009 年 9 月 8 日正式揭牌，这不仅代表了中澳实质性国际合作的开始，也预示着一个崭新的、综合的、新型模式的分类学平台的构建。 “ 中澳分类学虚拟实验室 ” 旨在中国与澳大利亚两国之间搭建生物多样性资源的远程与快速鉴定、资源的标准化整理整合、实物与数字化信息共享、人才队伍交互培养的虚拟平台。在 VTL 中，中澳合作者将整合计算机技术、分子生物学技术，在分类学家验证的背景下，达到物种发现、鉴别与分类学研究的高通量与高精度，推动标本的快速与准确鉴别；利用数据库和数字化技术，使标本信息进行标准化整合和储存；利用显微技术与网络交流工具，构建标本远程鉴定系统和网络，达到双方实时的交流与合作的目的。 中澳分类学虚拟实验室得到中国科学院、澳大利亚联邦科工委组织的大力支持。由于该实验室基于国内现有工作和与澳方长期良好合作基础，也在逐步得到国内外相关部门和同行的支持。项目的实施不仅可为未来中澳更大范围的合作搭建一个综合平台，同时将极大地促进我国分类学学科的调整力度与人才队伍建设的力度，以最大限度的满足国家经济建设与科学发展对分类学成果的需求。它将极大地促进我国分类学学科的调整力度与人才队伍建设的力度，以最大限度的满足国家经济建设与科学发展对分类学成果的需求。通过项目实施，构建基于多技术、多学科交叉的、智能时代的综合性分类学研究平台，开创分类学研究的新思路和新模式，推动整个分类学学科的变革与发展。 \0 \0 附件：大事记 1 、2009年9月，中澳分类学虚拟实验室在中国科学院动物研究所挂牌。 2、2009年12月，中国科学院动物标本馆、植物标本馆、微生物标本馆开展2次研讨，推动院内分类学虚拟实验室网络工作。 3、2010年5月，中方发起人和联络人朱朝东博士获得澳大利亚McMaster学者访问基金支持，访问澳大利亚国立昆虫标本馆，和相关研究人员交流，研讨并改进项目实施方案。 4、2010年7月，中国科学院动物研究所博士研究生罗阿蓉同学获得中国国家留学基金委资助，开始在John La Salle博士和Stephen Cameron博士指导下开展昆虫线粒体基因组测序与分析研究工作，并发表了2篇受到国际同行高度关注的研究论文。 5、2010年8月，分类学虚拟实验室作为30年中澳合作30个故事之一在上海中澳科技周展出。John La Salle博士访问中国科学院、山西省农业科学院，并做关于分类学虚拟实验室的报告。 6、2010年11月，朱朝东博士参加由中国科学院路甬祥院长带队的中澳科技联委会中方代表团，围绕农业可持续发展，做了关于分类学虚拟实验室的报告，得到会议的高度重视，并写入澳方会议记录。 7、2010年12月，以分类学虚拟实验室为核心工作之一的“农业系统作物、害虫、天敌信息系统”得到中国科学院农业项目支持。 8、2011年2月，朱朝东博士访问澳大利亚国立昆虫标本馆，就2012－2015年分类学虚拟实验室具体实施计划，和John La Salle博士等研究人员进行讨论修改。 9、2011年3月， 中国国家科技部万刚部长一行访问了澳大利亚联邦科工委组织。期间，中澳分类学虚拟实验室澳方负责人方强恩（John La Salle）博士首先引导代表团浏览了澳大利亚国立昆虫标本馆的收藏；然后在他的办公室，方博士详细向部长一行介绍了分类学虚拟实验室的建设进展和现有的内容。 VTL网址： 英文：http://anic.ento.csiro.au/virtual/index.html 参见： 分类学：中国试图拯救尚在死亡线边缘挣扎的学科（http://www.cas.cn/xw/zjsd/200912/t20091202_2679894.shtml） 中国分类学急剧萎缩 后继乏人成专家心病（ http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2010/8/235565-1.shtm） 最年轻的院士已经72岁　中国传统学科瓦解危机（http://scitech.people.com.cn/GB/8474336.html）
个人分类: 国际合作|5329 次阅读|6 个评论
昆虫监测、采集利器：马来氏网
热度 1 zhuchaodong 2011-3-26 12:05
分类学工作中重要的一个环节就是要收集足够系列的标本（样品）。我们一直在考虑并在野外试用高效的采集方法，如改进扫网方法、彩盘（黄盘为主）诱集、大量饲养寄主和马来氏网等方法。其中马来氏网一直吸引着我们的注意力：1）可以持续收集；2）人力需要少；3）适用于各类环境；4）样品非常干净；5）类群相对集中；6）样品直接酒精保存，保证了后续的分子研究必须的质量。但是，缺点也很明显：1）需要定点收集；2）多点采集工作中，携带不便等。 经验和建议： 1、一般野外考察，需要定期转点。如果一个点计划采集3-5天，则可以提前到下一个点安装好网子；如果一个点采集超过7天，则可以到了再安装。这样方便转点时收网收样。 2、一般建议马来氏网收集瓶中，放2/3或者更多酒精。在极端干旱或者湿润的环境下，尽量放满瓶100%分析纯酒精。7-10天换瓶的时候，可以直接把收集瓶加满酒精即可，不建议换酒精。这样可以避免：1）增加时间投入；2）微小寄生蜂的遗失。很多寄生蜂物种体长可能小于0.25mm，可能就埋藏在收集瓶的渣子或者杂物中。 这里，我列出一些马来氏网及其被应用的网址，和同行们共享。我们最近也将整理一个设置方法的光盘，指导学生和相关工作人员在野外使用马来氏网。 http://mississippientomologicalmuseum.org.msstate.edu/collecting.preparation.methods/Malaise.traps.htm http://www.johnwhockco.com/download/manuals/instr_3412_townes_trap.pdf http://hbs.bishopmuseum.org/pi/pdf/4(1)-87.pdf http://www.qm.qld.gov.au/microsites/wild/collect-insects.asp 马来氏网相关联系方式： 购买：吴清涛 - 13621297807；QQ 43394457；邮箱 wqt7807@163.com。 技术交流：QQ群 马来氏网调查网络 - 235118452。
个人分类: 昆虫多样性|15828 次阅读|2 个评论
分类学：科学问题与功能
热度 2 zhuchaodong 2011-2-18 23:01
1993年，我师从南京师范大学归鸿先生、苏翠荣教授，研究蜉蝣分类学。当时不能理解分类学，更谈不上理解分类学中的科学问题。苏老师悉心教导数次，我都无法领悟。等归鸿先生1995年让我考虑3天，是否需要继续学业的棒喝之下，我才有所顿悟。从此下定决心认真学习蜉蝣类群和分类学的细节 － 这是我硕士研究生阶段最大的收获。 1996年，我在中国科学院动物研究所黄大卫研究员的鼓励之下，攻读动物学博士学位。通过阅读分类学文献、参加野外考察和室内标本研究，我感觉自己对分类学研究兴趣日渐浓厚，常常和黄大卫老师、薛大勇老师、师姐和师弟们探讨分类学的真谛。有些时候感觉自己有些“走火入魔”，不管来的是否是同行，一概交流“小蜂”或者“分类”。有时也将自己一知半解的学科拿来和分类学进行比较，有些推断现在想来很是荒谬。那时候对分类学知识的渴求、和师长毫无保留的交流，我感觉是博士阶段以来最珍贵的积累，一直受益匪浅。 2003年以来，通过不断学习分子生物学技术和相关的计算机技术，我尝试把这些知识和传统分类学相结合。有些挫折，有些进步，我希望自己仍然能够坚持追寻分类学中的科学问题。最近去澳大利亚开会，有个当年研究BT的科学家（现在已经是一个战略科学家），对在座的标本馆专家（大多数都是国际知名的分类学家）提出建议：在考虑科学问题的同时，要考虑学科或者类群的功能。我感觉不谋而合：1）林奈、达尔文大家为后辈建立了一个研究无数未知物种和假说的平台，我们可以在每一个小的类群里面发扬光大；2）在考虑类群在生态系统中的功能的同时，也可以考虑小学科的功能，即可能对国家和人民的贡献。 在这里，我希望将来想研究分类的研究生，能在做类群研究的同时，认真考虑科学问题的同时，也认真考虑类群与学科的功能，实现自己的一些理想。
个人分类: 思路随想|3839 次阅读|1 个评论
分类学：加速研究过程、细化研究环节
热度 1 zhuchaodong 2011-2-17 07:11
自2008年底以来，我们和澳大利亚国立昆虫标本馆的John La Salle博士一直在致力推动分类学虚拟网络的建立，并于2009年建立了中澳分类学虚拟实验室（http://museum.ioz.ac.cn/VTL/）。 1、“分类学虚拟网络”理念： 以高速互联网为纽带，利用远程解剖镜技术，实现分类学家的动态交流与合作。 2、“分类学虚拟网络”思路：加速研究过程 需要将分类学每个步骤自动化来加速研究过程 文献积累：数据库技术； 采集标本：野外考察、新技术装备； 分拣标本：计算机技术、新技术装备； 标本借阅：高清晰度图像技术、数据库技术； 物种识别：野外考察、计算机技术、分子生物学技术； 外部形态学性状库：计算机技术； 描述物种：计算机技术； 发表论文：计算机技术、网络在线讨论与发表； 3、“分类学虚拟网络”：可以系统研究的环节 以图像分析研究流程为例： 自动建立图像库 最新图像技术（如：3D) 自动分拣 自动化识别 动态交互式交流与描述模式 加入其它数据类型，如地理信息、基因信息、生态学信息、生物学信息等 4、作为终端用户的分类学家需要的设备： 解剖镜、联网计算机
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蚯蚓------会议
earthwormsun 2011-1-9 15:28
1, 9th International Symposium on Earthworm Ecology http://isee9.info/ 2, The 8th International Symposium on Earthworm Ecology http://www.eko.uj.edu.pl/isee8/ 3, Fourth International Oligochaete Taxonomy Meeting (4th IOTM) Turkey April 20th to 24th, 2009 http://4thiotm.tomas-pavlicek-biologie.net/index.php 4, 5th International Oligochaete Taxonomy Meeting April 11th to April 15th, 2011 http://5thiotm.tomas-pavlicek-biologie.net/index.php
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分类学： 中国试图拯救尚在死亡线边缘挣扎的学科
scienceasia 2010-7-25 20:21
英文原文地址： http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/sci;325/5936/31 伴随着已发现的数以十万的标本仍未经鉴定确认，甚至更多的标本还有待发现，中国希望能够支持本国的分类学家，防止这项关键技术流失。 北京 北京师范大学的刘全儒教授每周要教18节的分类学课，为学生讲授生物分类理论。当然这不仅仅因为他热爱分类学，更是因为他是北京师范大学唯一有资格讲这门课的教授。我真感到非常累，刘全儒说。只有很少的几个学生中是主修分类学毕业的，这让他感到非常沮丧。 刘全儒和相关教授都认为，残酷的现实会对中国的生物多样性资源保护工作带来严重的不良后果。如果人们不知道他们研究的是什么，如何进行鉴别？北京大学自然保护与社会发展研究中心执行主任吕植如是说。截至目前，我们仍然不确定中国有多少种植物，或者多少植物面临灭绝，中国自然科学基金委员会（NSFC，以下简称自然科学基金委）生命科学部前任主任洪德元院士表示。在位于北京的中国科学院 (以下简称中科院) 植物研究所里存有超过200万植物标本，但其中至少有20%还未经过鉴定。动物标本也面临同样的窘境。我们这批人退休以后，馆里就没人能对那些有重要经济意义的动物物种进行研究了，比如白蚁和蠼螋，地处于北京的国家动物博物馆的馆长乔格侠说。 分类学研究在全世界范围内都处于下滑阶段。在中国，尽管情形也不乐观，但是规模日益减少的分类学家群体却有一个强有力的支撑，那就是，自然科学基金委主任陈宜瑜同样是一位主攻分类学及生物地理学的分类学家。2002年，作为中国基础研究的资助机构，自然科学基金委建立了一项植物经典分类学基金，每年投入300万元人民币资助特定的分类学家。但是，陈宜瑜承认这些研究经费还远远不够。如果从事分类学研究的年轻人越来越少，这将会产生极大的负面影响，他说。为了避免分类学在中国逐渐消亡，自然科学基金委已经引入了两个为期四年的项目，旨在与分子生物学领域更好的融合起来，这两个项目将于2010年启动。 分类学在中国亦非始终岌岌可危。直到上世纪80年代末，分类学一直是很多中国植物学家研究的重点领域。第一版《中国植物志》由312位植物分类学家一同编写。这一版于1959年出版，最新版《中国植物志》副主编洪德元说。多年以来，分类学研究领域流失了很多人才。我们这一代做分类学的科学家中很多人都已经转向其他方向的研究，而不做分类学了，中科院昆明植物所副所长孙航说，他的研究方向为植物分类和地理学。 孙航和其他分类学家对中国科研领域的评价体系感到不满。但恰恰是这个评价体系决定了科学家职称评审和经费分配，主要以发表的论文有多少篇论文被纳入科学引文索引和论文被引用的次数来衡量科学家。陈宜瑜也承认这个评价体系有失公允。分类学的论文几乎不太可能发表在高引用率的期刊上，陈宜瑜表示。他主张采用另一套不同的标准来评价分类学家。 中国有些单位已经开始尝试。比如，据乔格侠介绍，国家动物博物馆就是根据分类学家鉴别和处理样本的专业水平进行评价。另外，洪德元在中科院植物研究所成立的经典分类研究小组，就是根据成员发表的文章和专著的质量来进行评价，而非影响因子。但根据孙航的观点，特别的评价体系使这个领域活下去，却无法令其长久发展下去，因为这种评价体系不能帮助分类学家获得国家级的资助或者在竞争中被优先考虑。自然科学基金委的经典分类学基金解决了分类学的燃眉之急，并会在可预见的将来发挥作用，陈宜瑜表示，同时他也希望大学能够增加分类学的课程。 陈宜瑜建议，为了壮大队伍，分类学家们必须将触角伸向分子生物学领域。他以自己的学生为例：中国科学院水生生物研究所（武汉）的一位分类学家何舜平，同时也是水生生物标本馆馆长。何舜平使用 DNA 条形码技术 物种特异性 DNA 线粒体序列以确定鱼的种类。他没有像许多同龄的科学家一样抱怨经费问题：以DNA为基础的分类学研究为他赢得了国外广泛的合作网络和稳定的科研经费。 他的成功却惹恼了一些经典分类学家。通过DNA来辨识物种会带来很多问题，刘全儒说，他认为用经典分类学的分析方法鉴定物种更为可靠。但是，陈宜瑜认为此时中国的经典分类学应该继续前进。分类学家仅仅简单地确定物种的时代已经过去了，陈表示。 即将灭绝的物种？ 正在观察雀麦草的 刘全儒（上），为 中国仅有的为数不 多的分类学家之一。 自然科学基金委主任陈宜瑜，迫切希望分类学研究领域实现现代化 从上到下: 刘全儒;陈宜瑜 孙航表示，我们需要的是那种像曼哈顿计划一样针对分类学的大规模项目计划。依托该计划分类学家能够一起工作并培养下一代分类学人才。中央政府正在策划的一个方案可能是中国生物多样性的综合调查，北京大学吕植说。 这项为期数年的项目将需要一个庞大的分类学家团队，也许还需要分子生物学方面专家们的配合。这将为分类学领域的复兴带来希望，孙航说，在中国，分类学将会再一次成为主角。 李娇
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Nature is not a Chaos but a Cosmos
book 2010-6-30 11:24
读资料时，看到几句很有见地的话，对于很多研究领域应该有普适意义。与大家分享并思考。 Nature is not a Chaos but a Cosmos . (Borgmeier, 1957) Borgmeier是想说，自然界是有秩序的，而非混沌的。不管人类的想法如何，某种系统是存在的。对于研究者来说，我们只能从自然界提取这种秩序，而不是将某种秩序应用于自然界。混沌和秩序，确实是任何系统中的主题。 As the science of order (taxonomy), systematics is a pure science of relations, unconcerned with time, space, or cause. (Borgmeier, 1957) 20世纪50年代的Borgmeier认为，系统学是有关生物关系（描述、命名物种，建立分类系统）的科学，但不关注时间、空间和原因。在这种理解下，分类学（taxonomy）和系统学（systematics）是等同的。然而，任何科学术语和名词的含义都可能是演化的，现今的生物学家认为系统学不仅包含taxonomy的内容，而且也要理解生物的时空演化历史。实际上，在实际应用中，taxonomy这个名词有时候也被认为包含了所有这些内容。就我自己来说，我宁可希望严格区分不同术语的含义，比如taxonomy仅仅指描述、命名物种，建立分类系统；systematics指包含时空演化信息的研究。 Nothing creates more misunderstanding of the results of scientific research than scientists use of metaphors. (Lewontin, 2010) 虽然科学隐喻在科学界很普遍，但Lewontin指出有时候隐喻的使用会带来很多误解，尤其对那些并没有深入了解某个领域或理论的人。在我看来，隐喻性（或不确定性）的语言确实是提出某种假说或理论所必需的，这种表达能增加假说或理论的内涵，让后人有不同的理解并发展，正所谓仁者见仁，智者见智。也或者说，隐喻性的语言可以让原创者少点责任（万一这理论错了怎么办）。但，更重要的，研究者对于隐喻的理解，必须建立在对学科深入了解的基础上，而不能妄加揣测。
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[转载]关于分类学和系统学
热度 1 ghsy 2010-5-16 16:04
关于生物进化和分类学以及系统学关系，读完北大教授张昀著作《生物进化》后，让人受益匪浅啊，书中有一章节 的内容和链接现转载如下，供大家分享交流！ http://www.hssyxx.com/zhsj/kexue-2/co6-2/6-21/a06/010.htm 第九章 分类系统与进化谱系 　 草木畴生，禽兽群焉，物各其类也。 荀子 　　 草、木、禽、兽各有其类，识别和区分各种生物，并将其逐级归类，形成门、纲、目、科、属、种多级金字塔式的分类系统，这种基本的分类方法在古代中国和古希腊早已有之。建立在形态学基础上的分类学是生物学中最古老的学科。形态学与分类学很早就被牵扯到创世说与进化论之间的争论之中：同源与同功，原型与分化等这些形态学的概念曾被用来支持或反对不同的观点或学说。分类学本身也随着生物学的基本理论和指导思想的演变而演变，以识别和区分各类生物为主要目的的传统分类学，演变为以追溯进化谱系为主要目的的现代生物系统学（ systematics ）。分子生物学的发展使得我们在追溯进化谱系时不仅仅依据表型（形态的、生理的、行为的）特征，而且能够直接比较不同生物的基因型特征（例如编码基因的序列），并在此基础上建立了分子系统学（ molecular systematics ）。通过生物分类学工作追溯进化谱系（ phylogeny ），建立能反映进化谱系的分类系统，成为进化生物学领域中的一个重要的内容。 　 9 ． 1 分类学与系统学 　 　　 通常意义的分类学（ taxonomy ）是指对生物进行识别、鉴定、描述、命名和归类的专门学科。分类学的任务可以分为两部分：第一部分就是物种的识别、鉴定、描述和命名，这是基本的、也是繁重的工作；第二部分就是归类和建立分类系统，为每个已鉴定的物种在分类系统中安排一个合适的位置。这部分工作理论性强，与进化理论密切相关。 　　对分类学的最大误解，就是把生物分类看作是和图书分类编目、商品归类、岩石和矿物分类等同样的工作。事实上生物分类之所以成为一门特殊的学问，在于生物与非生物有一个最根本的区别，那就是生物之间有亲缘关系，有历史的联系（因为生物经历了进化过程），而非生物却没有这种联系。因此，建立分类系统并非简单的事，它涉及生物学的基本理论和哲学思想。 　　 生物的识别、命名和归类工作早在中国商周之前和古希腊时代就有了。从神农识百草到李时珍的《本草纲目》，生物（特别是植物）的识别和鉴定已达到相当准确的程度。亚里士多德对动物的分类也相当合理，但那时还不能称之为分类学。直到林奈创造了双名法并被普遍采用之后，分类学才真正建立起来。林奈识别并命名了 12000 多种动、植物，并将它们归类为 1000 多个属。但林奈的双名法及分类系统主要是为了便于识别、记忆和整理自然界各类生物。林奈是种不变论者，信奉创世说，其分类的指导思想是认识和辨别上帝精心设计和创造的生物种，揭示上帝创造的智慧。因而林奈的物种是个别的、独立的创造物，它们之间不存在历史的内在联系，不存在亲缘或谱系关系。因此，林奈的逐级归类的分类系统并不是为揭示谱系关系而建立的。 　　 进化论带给分类学以新的指导思想、新的概念、新的原则和新的方法，分类学的目的也随之发生了根本改变。举例来说，林奈根据生物的形态特征的比较来识别并命名物种，并根据物种间的相似性建立属、科、目、纲等分类单元。但林奈认为，每一分类群的共同特征反映了上帝造物的原始设计，即后来欧文所谓的原型（见第四章）。但达尔文从进化的观点看问题，认为同一分类群的物种的某些共有特征是从共同祖先那里继承的；提出了共祖、传衍和性状分歧等新概念，并给予分类系统以新的涵义。进化生物学家主张分类系统应反映物种之间的亲缘关系历史的联系或进化的谱系。因此，以进化理论为指导思想的分类学，其目的已不仅仅是物种识别与归类，分类的主要目的是通过分类追溯系统发生（ phylogenesis ），推断进化谱系。这样的分类学就是系统学。 　　系统学可以定义为比较研究生物所有的可用于分类的特征，建立可反映生物类群进化历史（进化谱系）的分类系统的学科。分类学的任务是鉴别和命名物种，并将物种归并到不同等级的分类单元，建立便于检索的分类系统。同时，分类学还要研究和制定有利于分类工作进行的分类法则（例如命名法）。实际上系统学也要做上述的分类学基本工作，因此，分类学可以看作是系统学的组成部分。分类学的最终目的是要建立一个既实用又反映进化历史的分类系统。分类学如能达到这两个目的，那么它和系统学就合二为一了。但事实上分类学的要求与系统学的要求有时是不能调和的，这一点我们下面还会说明。 　　简言之，系统学是在进化理论的指导下通过分类学的基本工作来研究系统发生，推断生物的进化谱系的专门学科。以建立反映生物进化历史的分类系统为最高目的的分类学也被称为进化系统学，它是从传统分类学发展演变而来。 9 ． 2 分类学的两种指导思想和两种原则 　 　　 分类学中有以两种截然不同的指导思想建立的分类原则。其一是根据表型特征识别和区分物种，并按照表型相似的程度逐级归类，建立易于检索的分类系统，这就是表型分类原则（ the phenetic principle of classification ）。根据这种原则的分类不涉及进化，生物与非生物被等同看待；生物的任何表型特征原则上都可作为分类依据而不必对这些特征进行分析和区别对待；按照表型相似的程度或相异程度（表型距离）逐级归类，所建立的分类系统以易于检索和实用为目的，而不必反映生物的进化谱系。 　　根据表型分类原则，生物分类与非生物分类没有本质的不同。非生物也可以根据物理的特征进行分类。例如矿物可以根据化学组成、晶形、硬度、颜色及光学特征来鉴别和归类，图书可根据标题、内容、著者、出版时间等来分类编目。所建立的分类系统（矿物分类检索系统，图书目录或检索系统）以实用方便为目的，并随着所选择的分类标准不同而不同。根据化学组成对矿物进行分类，则有硫化矿物、氧化矿物、硅酸盐矿物、碳酸盐矿物等；若以晶形、光性或其他物理特征为分类依据，则有另一套分类系统。因此，表型分类难以避免分类的主观任意性问题。 　　 遵循表型分类原则的分类方法叫做表型分类。作为表型分类的典型代表，数值分类学（ numerical taxonomy ）建立了一套能减少主观任意性的，能比较客观地、定量地反映分类对象之间的表型相似性或表型距离的分类原则和方法（参考 Sokal and Sneath ， 1963 ），其要点可以概括如下： 　　 （ 1 ）将用于分类的表型特征数值化，便于统计学处理； 　　 （ 2 ）在计算和比较分类对象的表型相似性或表型距离时，要选择尽可能多的表型特征，分类特征愈多，则客观性愈强； 　　 （ 3 ）所有用于分类的表型特征原则上是等价的，即所有特征在分类上被一视同仁，不特别强调某些特征的分类学意义； 　　 （ 4 ）通过多变数统计学方法（例如聚类分析）对分类对象的数值化的表型特征进行分析，根据计算出来的相似性系数或距离系数逐级归类。 　　数值分类克服了传统的表型分类的某些缺点，例如避免了分类特征文字描述的含混不清，分类对象的性质不同的表型特征可以用统一的数字语言进行定量的比较，减少了主观任意性。 　　然而数值分类也和传统的表型分类一样，其最大缺陷是缺少理论基础，即将生物与非生物同样对待，忽略了生物之间的历史的、内在的联系。 　　 第二种分类原则是以建立进化谱系为目的的谱系分类原则（ the phylogenetic principleof classification ），遵循这种原则的分类方法被称为谱系分类。谱系分类的代表就是分支系统学（ cladistic systematics ），它主张以进化中的分支作为识别和区分分类单元的标准和确定各分类单元谱系关系的依据，以所谓的共祖近度（ recency of common ancestry ，这个概念后面将作解释）来衡量不同分类单元之间的亲缘关系，并确定其在谱系中的地位，最后建立的分类系统是反映系统发生历史的进化谱系（参考周明镇、张弥曼、余小波， 1983 ）。换句话说，谱系分类的基本原则是分类系统与进化谱系相符合。谱系分类只适用于生物，不能用于非生物分类。 　　 在大多数情况下，表型分类与谱系分类能给出同样的或非常近似的结果。例如，我们将牛（ Bos taurus ）、山羊（ Capra hircus ）、梅花鹿（ Cervus nipon ）、糜鹿（ Elaphurus davidianus ）、虎（ Panthera tigris ）、豹（ Panthera pardus ）、狼（ Canis lupus ）、狐（ Vulpes vulpes ） 8 种动物进行分类，按照谱系分类原则得到的分支树系和应用表型分类得出的表型（距离）树系相同，因而无论根据表型分类原则还是谱系分类原则，所建立的分类系统都与进化谱系相符合（图 9 － 1 ）。但是，在某些情况下，两种分类原则给出不同的结果。例如，当我们将龟、鳖、蛇、蜥蜴、鳄鱼和鸟类分别进行表型和谱系分析，结果如图 9 － 2 所示。根据分支分析，最早的分支发生在龟、鳖类与其他各类之间，然后是蛇和蜥蜴先后分支出来，而鳄鱼与鸟类最后分支出来。从分支树系来看，鸟类与鳄鱼最近，它们在分支树系上有最近共同祖先。但是，按多项表型特征的距离分析，鸟类因其特化的体型、飞翔器官、羽以及恒定体温等而与鳄鱼及蛇、蜥蜴差异很大；而鳄鱼在综合表型特征上与鸟类差异较大，更接近蜥蜴和蛇。因此，根据表型距离而作出的树系图与分支树系不相符合。如果根据表型距离，鳄鱼应和蛇、蜥蜴等归入一类，而鸟类应独自为一类。但若按谱系分类原则，鳄鱼应和鸟类归入一类。这样一来，两种分类原则就有两种不同的分类结果（图 9 － 2 ）。之所以发生这种情况，是由于不同种类的动物的不同部分或不同器官的进化改变的速率不同。鸟类在头骨构造上与鳄鱼最近似，但鸟类因适应于飞翔而在体型、前肢构造、皮肤附属物以及生理上的进化改变很大。鸟类与鳄鱼虽然有较近的共同祖先，但由于鸟类表型适应进化很快，在某些表型特征上与鳄鱼类相距甚远。 　 　 　 9 ． 3 分支系统分析与进化谱系的推断 　 　　 以追溯进化谱系为目的的分支系统学已成为进化生物学中的一个重要组成部分。亨尼（ Hennig ， 1966 ）把他建立的分支系统学称作谱系系统学（ phylogenetic systematics ），也可译为系统发生系统学，因为他主张把生物的分类建立在谱系分支的基础上，即通过各类性状（特征）的分析追溯谱系分支。所谓分支，就是有区分意义的性状（特征）的产生，也就是性状分歧。由同一进化线系（一类生物在时间上的延续就是一条进化线系）的分支，产生出两个对立的类群，称为姊妹群。例如前面举出的例子（图 9-1 ）中的虎与豹、狼与狐、鹿与麋鹿、山羊与牛在谱系分析中分别构成 4 个姊妹群。分支系统分析的具体操作就是通过性状（特征）分析来识别姊妹群，并以类群之间的共祖近度（在谱系关系上相对于共同祖先的距离）来安排它们在谱系关系。这个分支树系一方面反映了系统发生，另一方面又是分类的唯一依据。 　　分支系统分析的基本原则可概括为如下几点： 　　 （ 1 ）分支系统要求一个分类群（分类单元）应包含一个共同祖先的所有已知的后裔成员，即所谓的单源群（ monophyletic group ），所建立的分类系统是单源群系统。 　　 （ 2 ）分支系统学认为，各分类单元是通过分支进化（ cladogenesis ）产生的，通过对分类对象的各种特征的比较分析来确定谱系分支，这是分支系统学中最基本的工作之一。 　　 （ 3 ）根据各分类单元之间的共同特征来确定它们的谱系关系，分类单元之间共有的衍生的同源相似性（ the shared derived homologies ）在确定谱系关系和识别姊妹群上最有意义。 　　 （ 4 ）需要最少数目进化改变的进化谱系，即遵循所谓的简约性原则（ parsimonyprinciple ），以此所推断的进化谱系最可靠。 　　 （ 5 ）各分类单元之间的共祖近度是衡量它们亲缘关系远近的唯一指标，进化谱系是分类的唯一依据。 　　下面，我们对分支系统学的基本原理和进化谱系推断方法作进一步解释。 　　1 ．分支系统学要求建立单源群系统 　　 分支系统学要求区分三种分类群、即单源群、近源群（ paraphyletic group ）和多源群（ polyphyletic group ）（图 9 － 3 ）。分支系统学只接受单源群，拒绝在分类系统中包含近源群和多源群。所谓单源群，是指一个分类群应包含同一祖先全部已知的后裔，而不能排除任何一个。例如前面的例子（图 9 － 2 ）中，如果按分支系统学原则，鸟类不应被排除在爬行动物纲之外；由于排除了鸟类，因而这个爬行动物纲不是单源群，而是近源群。 　　 单源群包含同一祖先的所有已知的后裔；近源群只包含同一祖先的已知后裔的一部分，表型进化较快的后裔可能被排除在外；多源群则包含了亲缘关系较远的表型趋同的种类（根据 Ridley ， 1993 ，改画） 　　 如果一个分类群包含了多个共同祖先趋同进化的后裔，那就是多源群。表型分类不考虑趋同进化问题，因而有可能把趋同的性状作为分类依据而出现多源群问题。例如在软体动物中有几种外壳形态很相似的种类， （ Acmaea ）、帽贝（ Patella ）、无鳃贝（ Lepeta ）、菊花螺（ Siphonaria ）以及新帽贝（ Neopilina ），它们都具有帽形壳，外形十分接近（图 9 － 4 ）。前面 4 种属于软体动物的腹足类（ Gastropoda ），但亲缘关系上并不很近，菊花螺属于肺螺亚纲（ Pulmonata ），其他 3 种分属于扭神经亚纲（ Streptoneura ）不同的科。它们由于适应于潮间带动荡环境而在壳形上趋同。新帽贝则是一种栖息于深海的活化石，与早寒武世的化石单板类（ Monoplacophora ）形态上相似，其结构具有软体动物双神经类（ Amphineura ）和腹足类双重特点。新帽贝目前也被归入单板类，其帽状的外壳是原始的特征。如果根据壳形特征来分类，将它们归入一个类群，那么这就是一个多源群（这只是假设情况）。分支系统学要严格区分三种类群，并且要求所建立的分类系统只能是单源群系统。 　 　 这几种亲缘关系较远的软体动物具有帽形的壳。新帽贝与寒武纪的单板类化石很相似，它被认为是活化石。帽贝和无鳃贝属于腹足纲的前鳃亚纲不同的科，菊花螺则属于腹足纲的肺螺亚纲，它们都栖息于潮间带岩石海岸，适应于强波浪的环境。如果仅仅根据壳形特征将它们归入一个分类群，则构成一个多源群 　　 简言之，按照表型分类原则所建立的分类系统可能也容许包含多源群；而分支系统学只容许单源群，因为它要求分类系统与进化谱系相符合。但是，分支系统学的这种苛刻要求却往往与分类学的实用目的相冲突，使分类学因迁就理论要求而失去实用意义。许多分类学家主张兼顾分类学的两种目的和要求，从而有综合进化分类学的出现，它主张分类学要考虑分支进化和前进进化（ anagenesis ）两个方面，既接受单源群，也容许近源群。关于综合进化分类原则，我们后面还会详述。 　　2 ．推断进化谱系的简约性原则 　　确定分类单元之间谱系关系的基本方法就是对各类特征进行比较，获得指示各单元之间亲缘关系的依据。 　　特征（或性状）是生物表型可识别的单位（除表型外，生物分子特征、基因型特征也用于谱系分析）。每项特征可以有两个或多个可能的状态，例如脊椎动物的有性生殖方式这项特征有卵生与胎生两个可能状态；动物皮肤附属物这项特征有毛、羽、鳞等可能状态。 　　 我们以前面所举的牛、山羊、狼、狐 4 种动物为对象，分析比较它们的特征，推断它们之间的谱系关系。最简单的方法是根据它们之间的表型相似程度聚类并排列谱系，即从相同特征的数目指示相似程度，将相同特征最多的种聚类在一起。 4 种动物具有许多共同特征，如都有脊椎，都是胎生，都有乳腺，都是恒定体温，都有毛等。也有一些特征是部分动物所具有的，例如牛与山羊都反刍，而狼与狐则无；牛与狼（狐）有长尾，山羊则为短尾等。每个动物具有该种独有的特征，例如它们的体型各不相同。可比较的特征几乎是无限多的，在确定谱系关系时选择哪些特征和选择多少特征进行比较，则决定性地影响最终结果。换句话说，如果以相同特征的数目为确定谱系关系的依据，那么对特征的选择的不同就会有不同的谱系。这就是问题所在：如果有多个可能的谱系，那么哪一个最可靠？ 　　系统学家提出推断谱系的原则：在所有可能的谱系关系中，所涉及的进化改变事件数目最少的谱系是最可信的，这就是简约性原则。换句话说，按简约性原则推断谱系是最合理的。 　　4 种动物有 3 种可能的谱系（图 9 － 5 ）： A 牛与狼、狐与山羊分别聚类； B 牛与狐、山羊与狼分别聚类； C 牛与山羊、狼与狐分别聚类。 　　 各类的共同祖先不能确定，也许牛是它们共同祖先，也许狼是它们的共同祖先，也许它们的共同祖先是谱系中的任一点上的未知动物。因此，图 9 － 5 中的谱系是所谓的无根树系（ unrooted trees ）。 　　 假设牛、山羊、狼与狐 4 种动物被作为谱系关系分析的对象，根据它们的特征比较来排列谱系，则有 A 、 B 、 C 三种可能的谱系。按简约性原则，谱系 C 是最可信的，因为它涉及的进化事件数目最小（参考正文） 　　 假如 4 种动物的共同特征忽略不计，假设牛与羊之间有多达 40 个相同的特征，这些特征是狼与狐所没有的；狼与狐之间也有 40 个牛、羊所没有的共同特征； 4 种动物又各自具有 8 个独有特征（只为一种动物所有的特征）。假设牛与狼、狐之间，山羊与狼、狐之间的共同特征很少而忽略不计。我们先假定牛为其他 3 种动物的共同祖先，以牛为起点，看看从牛进化到其他 3 种动物总共需要多少进化事件（每一个进化事件产生或改变一个特征）。 　　 先看图 9 － 5 中的谱系 A ： 　　 （ 1 ）牛进化出自己的 8 个独有特征需要 8 个进化事件； 　　 （ 2 ）牛进化到狼和狐分别需要 8 ＋ 40=48 个进化事件，总共需要 48 2 ＝ 96 个进化事件； 　　 （ 3 ）牛进化到山羊需要 8 个进化事件； 　　 （ 4 ）整个谱系涉及 112 个进化事件。 　　 如果以任何其他动物为进化起点，计算结果相同。谱系 B 的情况与谱系 A 相同，总共涉及 112 个进化事件。现在看看谱系 C ： 　　 （ 1 ）牛自身进化需 8 个进化事件； 　　 （ 2 ）牛进化到山羊需 8 个进化事件； 　　 （ 3 ）牛进化到狼、狐只需 40 ＋ 8 ＋ 8=56 个进化事件，因为狼与狐有最近的共同祖先； 　　 （ 4 ）狼、狐各自有 8 个独有特征，需要 16 个进化事件；谱系涉及的进化事件总数为 72 个进化事件。 　　以任何其他动物为进化起点，总的进化事件数目相同。 　　 由此可以得出结论是：按简约性原则，谱系 C 以其最少的进化事件数目被认为是最可信的。 　　这里有一个问题：为什么简约性原则是合理的？ 　　简约性原则是建立在这样一个假设的基础上的，即重复进化的可能性极小。换句话说，一个特征一旦进化产生，要么一直传递下去，要么消失，不大可能重复地产生、消失，再出现。例如，动物祖先从卵生进化到胎生，胎生这个特征状态就一直保持下来，成为哺乳动物的共同特征。在卵生到胎生的进化历史过程中，不大可能经历从胎生再转变为卵生，然后再进化出胎生这样的重复事件。简约性原则就是建立在进化途径是简约的这样一个推理上。 　　3 ．特征分析 　　可以比较的特征几乎是无限多的，分支系统学要求对分类特征进行分析，有所选择。 　　 物种之间的相似性可以区分为两类：其一是同源的相似性（ homologies ），即不同物种具有与它们共同祖先相同的特征；其二是同功的相似或趋同的相似性（ analogies ， convergent similari-ty ），即不同物种的相似的特征是各自独立进化的结果。同功特征（或趋同特征）没有指示谱系关系的意义，因此，特征分析的第一步就是识别和区分同功特征和同源特征。例如前面曾提到的帽贝、 、菊花螺和新帽贝，它们都有斗笠状的贝壳。然而只要仔细分析比较它们的其他特征，就知道相似的外表之下却隐藏着实质的差异：例如帽贝和 具有扭转的内脏和位于前方的不对称的鳃；菊花螺具有能在陆上呼吸的肺（外套膜变态而成）；新帽贝则有两侧对称排列的 4 对鳃。这说明它们之间的亲缘关系甚远。帽贝、 和菊花螺都栖息于潮间带的动荡环境，斗笠状的外壳是趋同进化的结果，而新帽贝的笠状壳则是原始特征。因此，对于这些物种来说，壳形特征不宜作为推断谱系关系的依据。 　　 同源的相似性又需要进一步区分。某些共同特征可以是来自较远的共同祖先，例如牛、山羊、狼、狐都是胎生，都有乳腺等等。这种相似性叫做共祖相似性（ the shared ancestralsimilarities ），这种同源特征叫做祖征。另一类相似性是来自最近的共同祖先，或者说姊妹群的两个物种具有其最近的共同祖先第一次出现的特征。例如，牛与羊都有 4 个胃，能进行反刍。这种相似性被称为共衍生相似（ the shared derived similarity ），这类特征叫做衍征。在分支系统分析中衍征最有意义，因为衍征指示两个物种（或两个分类单元）的最近的共同祖先。而祖征虽然指示了许多物种的同源，但在谱系分析中没有区分意义。如果衍征只出现于其中的 1 个物种或 1 个分类单元，称之为独有衍征（ autapomorphies ）。例如山羊的胡子是牛、狼、狐所没有的独衍征，它将山羊与其他动物区分开来。 　　 这里有一个问题，即怎么知道一项特征的不同状态在进化上孰先孰后？弄清楚这一点才能区分祖征和衍征。例如，胎生与卵生哪一个老，哪一个新？反刍胃与非反刍胃哪一个在先，哪一个在后？弄清楚了，则一项特征就有了方向，用系统学的术语说就是特征有了极性。如果特征有了极性，则推断的谱系也就有了方向性，有方向的谱系树才能有根，无根谱系树才能因此而变为有根谱系树（ rooted phylogenetic tree ）。 　　怎样确定特征的极性呢？ 　　 第一个简便方法是外群比较法。所谓外群（ outgroup ）是指分类对象之外的、但与分类对象有一定亲缘关系的物种。例如，分类对象如果是牛、山羊、狼与狐，我们可以选择鳄鱼作外群，也可以选择关系更近一些的老鼠作外群。鳄鱼以及其他爬行动物都是卵生的，我们也知道鳄鱼的化石的记录比牛、山羊、狼与狐要早，因此我们可以确定卵生在前、胎生在后，生殖方式这个特征就有了极性。我们用同样的方法，即通过外群比较结合化石记录以及胚胎发育等方面的知识可以确定反刍胃是衍征，而非反刍胃是祖征。 　　下面，我们通过一个简单例子来具体地说明前面提到的一些专用术语和谱系关系分析的具体过程。 　　 现以小鼠（ Mus musculus ）、大袋鼠（ Macropus giganteus ）和鸭嘴兽（ Ornithorhynchusanatinus ）这 3 个远缘物种作为谱系分析对象，并以麻雀（ Passer montanus ）作为外群来分析它们的系统关系。它们具有某些共同特征，如有脊柱、封闭式血液循环系统、恒定的体温等；另一些性状，如有乳腺，是 3 个分析对象所共有、而外群（麻雀）所无的。上述特征不是趋同进化的结果，而是来自较远的共同祖先，即所谓的祖征。祖征无助于限定和区分这些分类单元，在系统分析中无意义。另一些特征，如生殖方式（有胎生与卵生两种特征状态）和生殖器官结构（泄殖腔的有或无两种特征状态）是 3 个被分析的分类单元之间有差异的特征。例如，鸭嘴兽是卵生，有泄殖腔；小鼠与大袋鼠是胎生，无泄殖腔。胎生和无泄殖腔这两种特征状态是小鼠与大袋鼠共有、而鸭嘴兽及外群（麻雀）都无的，这类只见于分类群中的部分成员的特征就是衍征。胎生与泄殖腔退化是小鼠与大袋鼠在进化中获得的共有衍征（ synapomorphies ）。小鼠具有胎盘，大袋鼠没有胎盘，有胎盘这个特征是小鼠独有的，即独有衍征。小鼠与大袋鼠由于胎生和泄殖腔退化等共有衍征而在分支树系中联在一起（图 9 － 6 ），构成姊妹群。相比之下，小鼠与大袋鼠的共祖近度要比小鼠、大袋鼠姊妹群与鸭嘴兽之间的共祖近度大些，这在图 9 － 6 的分支树系中已经表示出来了。 　　 以鸭嘴兽、大袋鼠和小鼠作为谱系分析对象，以麻雀为外九的分支系统分析（祥见正文） 　　 分支系统学与分类学的目的要求不能完全吻合。分支系统学似乎逐渐与分类学脱离而独立发展。分支系统学在生物分类上要求分类系统完全对应于进化谱系，而这一点与分类学的实用要求往往冲突。综合的进化分类学要求分类系统既要反映系统发生，又要反映前进进化和适应进化造成的改变；既要照顾理论的要求，又要考虑到分类学的实用目的。如果将分支系统学的树系与普遍接受的分类系统之间作一比较，分支系统学与传统分类学之间的矛盾就一目了然。在图 9 － 7 中鸟类在分支树系中的位置很低，它和恐龙类、鳄类联结构成一个小群，它是小群中的一支；而在分类系统中，鸟类与爬行类、两栖类并列，构成（一个）高级分类群（鸟纲）。这是因为分类学家考虑到鸟类适应进化所产生的表型的显著改变。在树系左侧，鱼纲包含了几个并列分支（并系群），这和分支系统学要求不符合；在树系右侧，爬行纲、哺乳纲和鸟纲的划分也不符合分支系统学的要求。 　 　　祖征与衍征概念是相对的，例如乳腺的存在对于小鼠、大袋鼠和鸭嘴曾这个单源群而言是祖征；但假如把麻雀加入到分支系统中，则乳腺又是衍征。 　　分支系统分析是一个相当复杂的技术操作，涉及许多具体的技术问题。分支系统学者们发展出一些数据处理和分支树系联结的原则、方法和计算机程序，此处从略了。 　 　 分类系统中的鱼纲包含了几个并系群；鸟类在分支系统中与恐龙、鳄鱼很近，但在分类系统中它和所有的爬行类并列，这是因为分类学家考虑到鸟类的适应进化所产生的表型的显著改变。爬行纲是一个排除了鸟类和哺乳类的近源群 　　 分支系统学过分强调水平进化（分支）而忽视垂直进化（前进进化）。正如我国进化分类学家陈世骧（ 1987 ）指出的，分类学不能只反映系统发生（宗谱）而不考虑进化水平。他指出，若按分支分类学的原则，原核生物与真核生物不能并列为两大超界，而真核生物只能是原核生物下属的一个支系；同样的，动物与植物也不能并列为界，哺乳类与鸟类只能同属于爬行类下面的两个分支，爬行类将归于两栖类系统，两栖类将归于鱼类系统，黑猩猩将与人类成为姊妹群而与其他类人猿分开。这样的分类系统很难为分类学界所接受。陈世骧是综合的进化分类学派，他吸收和采用了分支系统学中的一些概念和方法，将传统进化分类学与分支分类结合起来了。 　　4 ．进化谱系与分类学矛盾的调和：综合进化分类 　 　 9 ． 4 分子特征与分子进化谱系 　 　　传统的生物分类和谱系树（反映系统发生的树状谱系图）的建立是基于生物表型特征的比较分析，这里所谓的表型特征主要指形态学的（结构的）特征，也包括某些生理的、生化的以及行为习性的特征。 　　 表型是基因型与环境相互作用的产物，基因型相同的个体在不同环境条件下发育，可能出现显著的表型差异，给分类和谱系分析带来很多困难和不确定性，所以有人主张直接将基因型特征用于分类和系统学研究。这里所谓的基因型特征是指基因和基因产物的分子结构特征，具体地说就是某些蛋白质分子及其编码的 DNA 和 RNA 的一级结构特征。 　　 朱克坎德和鲍林（ Zuckerkandl and Pauling ， 1965 ）最早提出这个设想，认为核酸和蛋白质分子包含有系统发生的信息，可以用于系统学研究。然而，基因型特征这个概念有点模糊。如今，同工酶的电泳型、大分子免疫学特征以及某些生物化学分子（如脂类、色素以及多胺类等）的结构特征也被用于分类和系统学研究，这些特征属于表型特征还是基因型特征呢？严格地说，只有基因本身的结构（碱基序列）特征才算是基因型特征，基因的产物只有在能对应于基因结构的情况下才能称作基因型特征。所以，最好将可用于分类和谱系分析的生物分子，包括蛋白质、 DNA 和 RNA 以及其他生物分子的特征总称为分子特征。 　　分子特征用于系统学研究有很大优越性。生物界不同类群形态学进化速率差异很大，但分子进化速率相对地恒定（见第十二章）。在建立包括最原始的生命在内的系统树时，不能不利用生物大分子的信息，这是第一个优越性。 　　 一个基因或一个基因的片段包含了几百到几万对核苷酸，每个核苷酸位点就相当于一项特征，每一个位点有 4 种可能的特征状态，即相当于 4 种碱基。一个蛋白质或多肽分子由几十个到上万个氨基酸组成，每一个氨基酸位点相当于一项特征，每一个位点有 20 种可替代的氨基酸，相当于 20 个可能的特征状态。在谱系分析时，如果我们能识别和应用几十个表型特征就算很不错了，而用于谱系分析的分子特征的数目通常都在几百到几千个。这是分子特征，特别是生物大分子特征应用于谱系学分析的另一个优越性。 　　但是分子特征应用于系统学上也有很多局限性。 　　首先，分子特征较难区分同源与同功，也不容易确定祖征和衍征。当两个物种的某器官相似时，我们可以对该器官的结构与功能进行比较分析，进而判断它们是同源的相似，还是同功的相似。例如，比较人、犬、鸟、鲸鱼的前肢骨骼结构和它们的功能，就知道它们虽然有不同的功能，但有基本相似的结构，因而知道它们是同源的。我们也从内脏器官的比较以及贝壳的适应功能的分析中，知道帽贝与菊花螺的外壳形状的相似乃是同功的相似。然而，对于分子特征来说就很难判断同源和同功，也不容易确定祖征和衍征。 　　 举例来说，细胞色素 c 的第 54 位点上，人与猕猴都是酪氨酸，马、猪、牛、羊、犬、兔、袋鼠、鸡、鸭等都是苯丙氨酸但在企鹅，却是酪氨酸。我们很难知道，人与企鹅在细胞色素 c 的第 54 位点上的相似是同功（趋同）还是同源，因为我们不知道这第 54 位点上的酪氨酸被苯丙氨酸替换会有什么功能上的意义；我们也不能确定第 54 位点上的酪氨酸是衍征还是祖征。同样的，在第 70 位点上的人与猕猴都是天冬氨酸，猪、马、牛、羊都是谷氨酸，兔子又是天冬氨酸。很难确定人与兔在第 70 位点上的共同特征是同源的还是同功的，也不知道在第 70 位点的天冬氨酸与谷氨酸谁是祖征，谁是衍征。 　　 正因为如此，生物大分子每一个位点就是一个独立的特征，每一个位点的进化改变（氨基酸的替代或核苷酸的替代）在谱系关系分析中都是等价的。也就是说，在第 54 位点上的改变（例如酪氨酸被苯丙氨酸替换）与第 70 位点上的改变（例如天冬氨酸被谷氨酸替换）在谱系分析时是同等看待的，不能说哪一个有意义，哪一个没有意义，或哪个意义大，哪个意义小。但表型特征却不是等价的，乳腺的有无与毛的颜色在指示谱系关系上是不等价的。 　　分子特征的上述特点使之有利于统计分析，因为分子特征能够转换为数值，因而数值分类方法中的距离法常常被应用于分子系统学中。 　　许多分子系统学家应用分子特征数据和简约性原则来推断进化谱系（也可以叫做分子进化谱系或分子系统树，获得很好的结果。简约性原则在分子系统学的应用基于如下论断： 　　 （ 1 ）当一对亲缘关系密切的物种具有相同的氨基酸或核苷酸序列时，这段序列也存在于它们的共同祖先，也就是说可以看作同源的相似。 　　 （ 2 ）在最简约的谱系（即需要最少数目的的进化改变的谱系）中，一个类群所有成员共同的特征（相同的序列）和各成员的区分特征都是同源特征。 　　 （ 3 ）在最简约的谱系中同源特征是可以识别出来的。 　　 简约性原则应用于分子序列谱系分析，其程序与前面叙述的表型特征分析（图 9-5 ）大体相似。图 9-8 以图解方式说明如何对 5 个物种的包含 6 个位点对应的氨基酸的同源蛋白质片段应用简约性原则进行分析的过程。简约性原则要求对所有可能的谱系进行分析，找出进化改变次数最少的谱系，即最简约的谱系。简约原则认为最简约的谱系才是正确的、可信的谱系。 　　5 个物种的序列可以排列成多种可能的谱系，图 9-8 列出其中 3 个（无根系）。让我们计算一下各谱系的进化改变次数。先看谱系 a ：第一步先分析左侧 3 个物种。推断物种 3 和 5 的共同祖先序列可能是 RCAEEH 或 RCAECH ；然后推断物种 4 与物种 3 、 5 的共同祖先序列，它可能是 RCAECH （步骤 1 ，箭头指示共同祖先序列）。这样计算出谱系 a 左侧部分共涉及 3 次进化改变。以同样方法计算出右侧部分也是 3 次进化改变，每一次进化改变涉及一个位点上的氨基酸替换（图中以短截线表示）。谱系 a 涉及的进化改变总数为 6 。同样步骤，可计算出谱系 b 和 c 的进化改变次数都是 8 。这样，我们知道谱系 a 是最简约的，也是正确推断的谱系。 　　 在谱系 a 中，物种 3 和 5 的第 3 位点相同，都是丙氨酸（ A ），因而区别于物种 4 （第 3 位点是谷氨酸）。因此，对于聚为一类的物种 3 、 4 、 5 三者而言，第 3 位点的丙氨酸是一个衍征，它使物种 3 与 5 聚类并与物种 4 区分；而第 1 和第 2 位点的精氨酸 （ R ）和半胱氨酸 （ C ）则是无区分意义的祖征了。 根据简约性原则计算各种可能的谱系（此处只选择 3 种可能的无根树系，列在图的上部）所涉及的进化改变次数，以短截线表示在图中。比较的蛋白质分子序列；物种 1 为 KCSGCH ；物种 2 为 KCAGCH ；物种 3 为 RCAEEH ；物种 4 为 RCEEEH ；物种 5 为 RCAECH 。图中 A= 丙氨酸； C= 半胱氨酸； E= 谷氨酸； G= 谷氨酰胺； H= 组氨酸； K= 赖氨酸； R= 精氨酸； S= 丝氨酸 　　需要说明的是，简约法虽然已经比较普遍地应用于分子系统学研究，但由于分子特征的趋同现象比表型趋同更常发生，而且区分分子同源相似性与趋同相似性比较难，所以分子系统学的一些研究结果，特别是在所应用的分子序列很短的情况下，有很大的不确定性，因而引起争议。 　　除了简约法以外，距离法也常应用于分子谱系分析。关于分子系统学的方法，我们将在第十二章中补充阐述。 　
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别把土鳖不当脊椎动物
yejian 2010-1-23 01:43
土鳖者，又名地鳖、地乌龟，动物界、昆虫纲、蜚蠊目、鳖蠊科、地鳖亚科、地鳖属的无脊椎动物，学名中华土鳖。但是，分属动物界、爬行纲、龟鳖目下面的海龟科和鳖科的鳖和海龟，却是实实在在的脊椎动物。 在学术界、科学家纲、中国科学家目、当代中国科学家科、当代中国中小科学家属这一系列分类阶元下的土鳖种和海龟种，也毫无疑问都属于脊椎动物有脊椎骨的动物。 土鳖、鳖、海龟三者的分类关系看似清晰，若仔细深究，不要说是老百姓，分类学家都挺挠头。个中千回百转的进化退化故事，且听我道来。 在很久很久以前，最初的中国科学这片土壤上，其实几乎只有鳖这个种，个别海龟属于严重的基因突变严重到当后来由趋同进化产生的与它们类似的个体成批出现的时候，分类学家不得不建立一个海龟科来与鳖科相区别。但在当时，个别的先驱海龟和成群的鳖都相安无事幸福生活在一起，一起晒太阳一起俯卧撑，一起偷菜一起打酱油，亲如兄弟，宛如一家。 漫长的几十鳖年过去了，有一天，几只被憋得百无聊赖正在海边边斗地主边足浴的中华鳖精突发神经，决定去跨海远行长长见识。于是，短暂的第四纪结束了，地球历史进入到了留洋纪。它们漂洋过海，到了一片既美丽又坚硬的大陆上，发现那里的牛们个子都比较大，仪表光鲜，脊椎粗壮，大牛很多。后来经过研究，认为是它们漂流时所浸泡过的海水和美丽坚大陆的空气中某些特殊营养元素在起作用，至于究竟是DHA还是什么AA之类，一时也还不是那么清楚。众鳖欣喜若狂，纷纷深潜水、高搭台，猛吸特殊元素。时间不长，其中一些的脊椎骨就迅速变得粗壮坚挺了。你若要问是为什么，原来是它们在长途漂流中清空了宿便，吸收和消化得特别好。大洋彼岸发育中的众小鳖得悉此事，发育得好点体力好点的小鳖们便如过江之鲫，纷纷游向美丽坚。 在这样的气氛学和地球化学诱因的作用下，小鳖们迅速发生着群体突变，个子越来越壮，脊椎越来越粗。个别的发生了几乎是浴水重生翻天覆地的突变，四肢从外展的趴卧状态变得离地笔挺，鳖头变得牛头马面，甚至长出了奶牛一样的乳房它们突变成了哺乳动物，成了牛，极少量的甚至成了大牛！ 但是它们在美丽坚大陆上毕竟是外来者。当它们想家回到中国的时候，面对众鳖简直自己都吓了一跳就不用说那些分类专家啦。分类专家们忙碌起来，鉴定的结果，它们和鳖之间的差距，已经突破了同一属内的差距，乐观的专家甚至认为突破了科一级的界限，因此，海龟科这一分类阶元便建立了。为了突出这种差距，激动得昏了头的分类专家们甚至修改了鳖的学名，重新命名为土鳖，以与海龟相对应全然不顾土鳖这个学名早就被他们赏给了一种昆虫。那虫子实在太微不足道了。 美丽坚大陆上的海龟越来越多，渐渐成了可怕的入侵物种。它们不但与当地土鳖争夺食物、领地和配偶，互相之间都开始争食。于是回游的年代到来了。大批海龟游回中国，仗着自己的强壮，外加土鳖们外来的海鳖好念经的崇洋心态，轻松击败众多的土鳖，美滋滋地抢夺最好的食物、领地和交配权。 渐渐地，渐渐地，回游的海龟越来越多啦，甚至出现少量不那么壮的海龟抢不到资源，退化成海带一样的植物海龟。但大多数海龟还是维持住了脊椎粗壮体格清奇仪容光鲜的种群特征。人们渐渐习惯了这样的爬行类脊椎，于是分类学家又出手了，趁势修改了脊椎的定义。海龟们虽然还在爬行，但是步伐多么的豪迈有力！鳖们虽然也还在爬行，但在分类学家眼里与地乌龟的爬行也差不多了，于是它们不再属于有脊椎的爬行动物，与无脊椎动物地乌龟混为了一谈。高明的分类学家啊，又一次以自己的高明，修饰了工作中产生的异种同名的技术性错误。 研究寒武纪大爆发的专家经常会高呼，看啊，多么神奇的寒武纪，那生机盎然的浅海里，孕育着多么令人惊奇的进化可能性，在地质历史上短短的数千万年间，各种门一级的生物类群都在那一刻纷纷产生！ 研究留洋纪的专家同样会惊呼，看啊，多么神奇的留洋纪，在鳖类文明史上几十鳖年的短短一瞬间，物种就可以辐射分岔，一步跨越了科的界限！甚至从海龟到大牛纲的界限、从鳖到地乌龟门的界限！！以及从海龟到海带界的界限！！！ 间断平衡论的绝佳证据啊，古尔德，我的神。达尔文若在世，《物种起源》的写法也会不一样了吧。
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有趣的科学故事：eBay发现新物种
热度 1 book 2010-1-15 22:00
这里讲的是一则有趣的科学故事：在电子商务网站（eBay）发现新物种的故事。 故事的主人公是我们的同事，Richard Harrington和Ole Heie，我与他们最近相遇是在2009年6月意大利举行的一次国际会议上。Harrington教授是英国皇家昆虫学会副主席、英国洛桑研究站生物能源和气候变化研究中心的执行科学主任，他在蚜虫等害虫的长期监测、气候变化对昆虫种群动态的影响等研究方面有很多建树，同时他也是一名昆虫爱好者。Heie教授是世界著名的化石昆虫学家，在化石蚜虫研究方面可以说是世界最好的，就接触后的感受，我觉得老先生对自己研究太热爱了，值得我们学习。 Harrington洛桑试验站的同事，Colin Denholm，在世界最大的跨国个人交易平台和拍卖网站eBay发现一块有趣的昆虫琥珀化石，并从一名立陶宛用户手中买了过来。Harrington知道后，花了20英镑又将化石从Denholm博士手中买了过来。Harrington和他的同事们对化石进行了检视，发现琥珀中包裹的可能是一只蚜虫。由于化石的鉴定需要丰富的研究经验，于是Harrington教授把该蚜虫琥珀化石寄给了Heie教授。 根据琥珀化石的年代（波罗的海琥珀）和包裹于其中的植物组织判断，Heie推断该化石约形成于35-50百万年前。经过鉴定，Heie断定该化石蚜虫是属于蚜科（Aphididae）纩蚜属（ Mindarus ）一个新物种，并基于Harrington教授的姓将其命名为哈灵顿纩蚜 Mindarus harringtoni 。经过详细描述后，Heie教授将该蚜虫新物种发表于2008年第二期的英国皇家昆虫学会刊物 Antenna 上。该蚜虫化石目前保存在大英博物馆。 当Harrington教授知道该化石蚜虫是一个新物种时，他开玩笑说最好将其命名为易贝纩蚜 Mindarus ebayi ，因为这个新物种是从eBay发现的。但他随即表示这仅仅是个玩笑，因为轻率的不符合动物国际命名法规常规的物种名会给科学家的使用带来很多不便，他个人很高兴Heie教授能够用他的名字来命名这个新物种，虽然这个物种是已经灭绝的化石物种（Harrington的意思是他不介意是死的并被放在博物馆里展览）。 该新物种的发现过程中，最有趣的一点是：这个新的物种是从电子商务网站发现！这也告诉我们，有趣的科学就在我们身边，重要的是要有发现的眼睛。还有一点，就是网购还是有很多好处的：） 左：Harrington教授在洛桑试验站；右：老当益壮的Heie教授在2009年6月意大利国际会议上做报告（他都要90岁了！）。 参考资料： 1. http://www.rothamsted.ac.uk/corporate/PressReleases/PressReleases.php?PRID=48 2. Heie O. 2008. Antenna 32(2):101
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经典分类学文献的网络查询
九顶山 2009-11-2 21:34
相信每一位做经典分类的同行朋友都深为查找古老的分类学文献而不胜烦恼，尤其是我们不在京城的朋友更甚！在来哈佛前听说过美国计划把经典著作数字化，但因今年我绝大部分时间都在野外考察采集，回到所里不是在标本馆鉴定标本就是撰写报告，也没有时间和精力来关注此事。最近来哈佛研究蔷薇，第一天要做的事情就是查询资料，找寻资料时才突然发现了 Biodiversity Heritage Library , 这个网上图书馆集中了美国甚至英国的图书馆资源，使用起来是如此方便，可以下载一页或数页，也可以下载整本书，只是有些图书下载时网速有点慢，比如密苏里植物园图书馆网速较慢，而纽约植物园图书馆的网速却非常快。 有时在该网找不到的图书，还可以上GOOGLE BOOK搜寻，GOOGLE上面找到的书不能单叶下载，只能整书下载，因此很不方便，但网速很快。第一天我下载了三本书蔷薇专著，后来就不让我下载了，说我的电脑访问太频繁。过了两天才又让我下载，现在每天最多只让我下载一本书，大概进入下载黑名单了吧。因此我还是最喜欢Biodiversity Library, 因为下载方便，除了蔷薇属的专著外，我通常只下载自己需要的几页。 研究动物和微生物的朋友也一样，可以在Biodiversity Library网上查询。
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振兴分类学
ephedra 2009-7-8 16:58
在分类学日趋没落的今天，国际上兴起一股力量在振兴传统分类学。首先是与保护生物学相关的全球物种编目以及全球红色名录评估，其次是最近时髦的生命大百科全书。这两项工作都离不开分类学从业人员，实际上，分类从业人员都应该是这两项工作的主力军。看来，除了 Science 报道中昆明所 孙航 教授和基金委陈宜瑜主任提到的可能的项目可以推动分类事业的发展，还有其他可行的项目有助于分类学的发展。当然，这必须是长期的项目，这些项目也能有符合当前科学评估体系的成果，否则，还是不利于青年分类学专业人才的培养和发展。
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传统分类学有望起死回生？
ephedra 2009-7-8 12:59
题目好大，不过，本人没有打算回答这个问题，只是自己在思考，也没有找到答案。 Science 在 7 月 3 日 的一篇报道（ China Searches for an 11th-Hour lifesaver of a dying discipline ）也许正讲述了目前中国分类学事业的尴尬现状，一方面国家需要，另一方面评价体制却在淘汰这个学科。与其说 Science 报道对如何解决这样一个问题为政府官员提供了些思路，还不如说是为了激起更多的讨论。 分类学是系统生物学中最古老、最基础的一门科学，探究生物的分类和命名，回答两个基本问题，一是地球上有哪些物种，二是这些物种生长在哪里？传统分类学与保护生物学息息相关。人们的衣食住行乃至文学、艺术无不与自然界的生物有着直接或间接的关系，保护生物多样性绝不仅仅是一个口号，而是关系人类生存的一件大事。人们要利用生物资源，首先需要知道的是地球上有什么生物资源。然而，地球上到底有多少物种仍然没有人能准确地回答，甚至中国这样的生物多样性大国到底有多少种生物现在仍然没有人能给出一个准确的数字。这些问题只能由分类学家回答，离开分类学家这些工作将无法开展。就全球有物种数这个问题，国际上 COL 项目正在对全球生物物种进行编目。在植物方面，国际组织 GSPC 全球植物保育战略的第一个目标就是对全世界植物的种类进行编目。 中国植物志完成之后，很多人都简单地以为中国植物分类方面不再需要研究了，我断定有这样想法的人肯定不清楚中国到底有多数植物种类，它们生长在什么地方，现在的生存状态如何？甚至都不曾想到这样的问题。正是由于这样的想法，尤其是决定科研资源分配的官员有这样的想法，因此，中国植物分类学从业人员呈现萎缩的趋势。国内，尤其是中科院植物所近年来以 SCI 点数为基础的评价体制实质上就是主观或客观上将分类学研究队伍淘汰出创新体制一种评价机制。面对职称晋升、科研项目申请等无不相关于 SCI 点数，分类学从业人员感受到前所未有的无奈和彷徨。
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