系统发育系统学——对现代生物系统学的理解与探讨(4)科学哲学与生物系统学

<正> 一、科学的哲学问题在讨论各种不同的哲学观点以前,我们首先要强调科学真理的非永恒性:任何科学理论(假说)都不是永恒的,并且只是在一定假设条件下才成立的(这里我们暂不考虑认识论上真理的可知性问题)。科学是一项非常复杂而多变的人类社会活动。它远不象通常人们所想象的那样纯洁无瑕,人类思维的所有无理性都可能以各种方式体现在科学活动     

系统发育系统学——对现代系统生物学的理解与探讨(7)

<正> 个体发育与系统发育对系统发育(Phylogeny)和个体发育(Ontogeny)的概念,我们曾经在前面的文章中简单的提及(孟津、王晓鸣,1988),在这篇文章中我们将做较详细的探讨。系统发育与个体发育是生物学中讨论较多的两个概念。这两个概念本身的含义随着演化(evolution)与发育(development)概念的分异而变得明确起来。个体发育指生物个体由受精卵到成体的发育成长过程,而系统发育则指物种的传演(参阅S. Lotrup     

系统发育系统学——对现代生物系统学的理解与探讨——同源性与简约法则

<正> 本刊上期题为“生物系统学及其不同学派”一文中,我们对现代生物系统学的三大主流学派作了简明的阐述。该文中指出系统学的两个最基本的前提之一是祖先的遗传特征会被其后代所继承(另一前提是:生物演化确曾发生)。这一前提是重建所有生物系统发育的起点。正是由于生物的遗传性,祖先形态的部分信息才得以保存,这使我们能够按照生物的同源性重建生物的发生史。本文将较详细地讨论这一重要概念——同源性以及其判断方法简约法则。     

系统发育系统学——对现代系统生物学的理解与探讨

<正> 引言回顾我国有关生物系统学的研究,我们可以感到,生物学界在这一领域的研究,基本上局限于生物分类学(Classification)的范围.这一点曾被周明镇、张弥曼(1985)指出过.由于政治,经济及科学发展水平诸方面的原因,我国在生物系统学领域的研究发展缓慢,甚少创新,明显地落后于国外同一领域的研究水平.这种缓慢进程也可能还会持续许多年.作为一种尝试,我们用《学报》一角,撰写一些有关生物系统学的短文,在"系统发育系统学"的总标题下,每次以不同的小标题刊出.我们希望这些文章能引起《学报》读者的兴趣,从而扩大有关内容的探讨,起到抛砖引玉的作用.     

系统发育系统学——对现代系统生物学的理解与探讨

<正> 物种——系统生物学中的基本分类单元在进行系统发育及分类的研究中,常常要碰到的两个问题是:1.什么是我们进行系统学研究的基本单位?2.什么是系统学研究中所使用的基本信息单位?第一个问题是指各种分类单元,如生物个体,居群,亚种,种,属等等。它们形成系统学分析中可独立存在的一个个实体(entity)。而第二个问题则指我们是根据什么样的信息单位来建立、识别这些实体,并找到这些实体之间的相互关系,也就是重建系统发育。对于第二个问题,简单的回答是:系统学研究中所使用的基本信息单位是性状(character)或性状状态(chara-cter state)。性状本身不能单独作为一个实体存在于系统学的研究体系中,但性状的载体——分类单元则依赖性状与别的载体建立联系。关于性状的一些问题,我们将在以后的篇幅中讨论。本篇的中心是物种及系统生物学中的基本单元。     

系统发育系统学——对现代系统生物学的理解与探讨(5)支序图、系统树及祖裔关系

<正> 在重建系统发育关系的研究中,对于祖裔关系的认识存在两种主要的不同派别,即传统的演化论学派和支序学派。传统的演化论学派认为,通过古生物资料来找到系统发育中的实际祖先类型是重建生物系统发育的一个基本内容,而祖先类型是有可能被认识到的(Bretsky,1979;Gingerich,1979)。支序学派并不迥避对祖—裔关系的讨论,因为支     

浅评当今植物系统学中争论的三个问题——并系类群、谱系法规和系统发育种概念

一般来讲,进化学派承认分支学派对系统学的研究作出了有意义的贡献,如应用分支分析方法重建系统发育,应用共有衍征确定分类群之间的分支关系以及应用外类群方法来判断性状的极性等,都对系统学的方法有所改进。但分支学派的致命缺点是拒绝接受并系类群。我们属于进化学派,认为并系类群是可以接受的。例如,根据分子资料分析,Zabelia属可以包括于Abelia属内。Zabelia属不但在花粉上和Abelia属不同,可能由于它占有了新的生态位,获得了新的特征,如叶柄基部膨大两两联合,并宿存以保护腋芽。有理由认为它们应独立成属,并不由于Zabelia属从Abelia属分出而使后者成为一个并系类群而把它们合并。分支学派的一些学者认为生物名称作为交流的工具和生物信息储存系统应有明晰的、唯一的和稳定的特性。但具等级的林奈命名系统并不具有这些特性来命名分支和种。最后,PhyloCode被提出。PhyloCode对分支的命名方法有3种,即分支结点定义、分支基干定义和衍征定义。我们认为林奈命名系统作为传媒系统在生物学界的应用已近250年,若要废弃它而采用PhyloCode,必然会在命名方面引起一片混乱。但我们并不是说PhyloCode的拥护者所提出的建议一无是处,我们建议他们宜继续进行研究。由于应用生物学种概念于植物界产生了许多问题,因此多为植物系统学家所抛弃。分支学派的兴起,推动了系统发育种概念的提出。该概念基于3个特征,即自征、区别特征和基本排它,因此分别命名为自征种概念、特征种概念和谱系种概念。事实上,目前大多数植物系统学家仍然应用着形态–地理学种概念,但我们在划分种时,必须有尽可能多的资料,特别是要将传粉、繁育系统、分子系统学资料和形态学资料结合起来。     

囊状嵩草(莎草科)及相关类群的分类

根据外部形态学和小坚果表皮的微形态学资料,研究了囊状嵩草及其相关类群的分类。在这一 群植物中,有13个相关的学名。根据以前学者用于区别这些植物的形态性状,无法清楚地将它们划分 开。因此作者深入地研究了有关植物的89号200多份标本,重新评价了形态性状的分类学意义。为了 更深入地理解这类植物的分类,应用扫描电子显微镜对其小坚果表皮的微形态进行了研究。根据研究 的结果,确认了囊状嵩草Kobresia fragilis和弧形嵩草K．curvata,其他名称做为囊状嵩草的异名,K．clar- keana、K．clarkeana var．megalantha和K.curticeps var．gyirongensis被处理为囊状嵩草的新异名。弧形嵩 草从形态学和微形态学两个方面都明显不同于囊状嵩草。研究中还发现囊状嵩草的一号标本采自甘肃的碌曲,是其分布的省级新记录。     

巨睾并殖(吸虫)成虫的形态研究和并殖科分类的探讨

本文对巨睾并殖的形态,尤其是体棘与生殖器官方面的特征,作了详细的观察。 体棘的形状有多种多样的,但以宽阔形、凿形及尖刀形为最常见。棘的最突出特点在于常呈纵裂状态,但很多又不完全分裂,特别是在口吸盘与腹吸盘间的。在这个部位上体棘多以单生分散排列为主,在腹吸盘两侧群生型最多,在睾丸中间 2—3个一簇的群生型最为常见。 对雌生殖器官的卵巢、受精囊、劳氏管等及雄生殖器官的睾丸及贮精囊等也进行了描述与讨论。 对巨睾并殖及福建并殖的异同进行了详细的比较,初步肯定了这两种的独立地位。 我们建议一个简单公式来表示各种并殖属吸虫的体棘特征。巨睾并殖的体棘公式为: 2—3(2.4)(1(1.05)/2—3(2.3)) 最后,我们再次提出对并殖科分类的新见解。     

DNA与个体发育调控的相关实例——指导生物结构形成的相关理论(1)

生物结构的形成不仅需要细胞-细胞之间的直接接触和相互作用,还需要能够在细胞之间扩散的信号分子在器官的尺度上影响大量细胞的发育方向。扩散性成型分子的概念在20世纪为德国科学家Hans Spemann、英国科学家Lewis Wolpert和Alan Mathison Turing从不同的角度提出,分别叫做斯佩曼组织中心,法国国旗学说和图灵的反应-扩散学说。后续的研究证实了扩散性分子的存在和功能,为各种生物结构的形成原理提供了坚实的理论基础。     

中国岩蕨科植物研究(三)——系统发育和种系发生的探讨

本文概述了岩蕨类植物研究简史,承认岩蕨科是独立的科,在细胞学和比较形态解剖学 研究基础上,提出岩蕨科系统演化模型,讨论了科内系统发育和种间亲缘。岩蕨属Woodsia的 甘南岩蕨W．macrospora是本科最原始的种。 岩蕨科可能起源于里白科植物祖先,演化成 现代岩蕨属和膀胱蕨属Protowoodsia两大分支。 本文还探讨了多倍化和种系发生的关系,滇 蕨Cheilanthopsis indusiosa (Christ) Ching、高山岩蕨W．alpina Gray、心岩蕨W．subcordata Turcz．和蜘蛛岩蕨W．andersonii (Bedd．) Christ可能是异源多倍体。     

中国境内部分更新世哺乳动物群的支序系统学分析及生物年代学推断(英文)

在中国境内有很多地点产出更新世哺乳动物群,为哺乳动物演化、生物年代学、古生态学、古环境学、古动物地理学等的研究提供了很好的材料。在生物年代学方面,动物群组合面貌和绝灭率曾经是用来推断动物群年龄的方法。在此基础上又发展出根据Brainerd-Robinson法则对动物群的二元相似性系数进行排序,通过二元相似性系数确定动物群的古老系数判断动物群的年代顺序等方法。而二元相似性系数的确定取决于一个种类在一个动物群中的存在与否,类似于支序系统学中性状矩阵的建立是根据一个特征在一个种类中存在与否那样。因此本文尝试使用支序系统学方法来研究动物群之间的演化关系,选择了一些经过二元相似性系数排序的动物群进行支序系统学分析,将这些结果与使用其他生物年代学方法得出的结果进行比较,结合一些动物群绝对年龄的测年成果,对那些尚未进行绝对年龄测年的动物群进行年龄推断,得出的绝对年龄如下:辽宁大连的古龙山动物群为16～20 ka;辽宁本溪的山城子动物群为20～30 ka;安徽东至人遗址的华龙洞动物群为150～400 ka;河南南召人遗址的杏花山动物群为150～400 ka;陕西洛南人遗址的东河动物群为500～700 ka;湖北郧西人遗址的白龙洞动物群为500～850 ka;湖北郧县的梅铺动物群为500～850 ka;广西田东人遗址的么会洞动物群为1.2～1.8 Ma;广西柳城巨猿洞动物群为1.2～1.5 Ma;内蒙古赤峰初头朗动物群为1.6～1.9 Ma;安徽繁昌人字洞动物群为1.9～2.4 Ma。     

基于COI与ITS序列的杂鳞库蚊复组 ( 双翅目: 蚊科) 分子系统发育

使用杂鳞库蚊复组COI部分序列和ITS序列构建分子发育树,并基于COI序列计算该复组种内和种间的Kimura-two-Parameter(K2P)距离,探讨环带库蚊的分类地位和杂鳞库蚊复组内各亲缘种的系统发育关系。环带库蚊和杂鳞库蚊的种间K2P距离为0.24%-0.72%,支持"环带库蚊是杂鳞库蚊的同物异名"这一观点;杂鳞库蚊(环带库蚊)和伪杂鳞库蚊、三带喙库蚊的种间K2P距离为4.41%-9.68%,同时分子系统树显示各个种分别聚类,互为姐妹群,再次证明三者互为独立的种;环带库蚊和杂鳞库蚊聚类的分支最接近树的端部,三带喙库蚊分支最接近树的基部,提示三带喙库蚊最早发生分化,而杂鳞库蚊(环带库蚊)最晚发生分化;采集自日本的三带喙库蚊种内K2P距离为0.48%-2.68%,而它们与采集自中国、印度的该种K2P距离为4.17%-6.76%,日本产三带喙库蚊聚集成一支,并与中印产地的聚类分支互为姐妹群,这些结果提示日本的三带喙库蚊有种下,甚至种级分化的趋势。     

早期形态发生:一种解决贻贝科(软体动物门:双壳纲)分类、系统发育和进化问题的方法

作者对贻贝科贝类的幼虫和幼贝期发育阶段形态结构的出现和变化顺序进行了研究,其约60个不同分类单元的个体发生可归纳为4种形态发生类型或模式。主要对3个形态发生区域的阶段形态结构的起源、发育变化和同源性做了研究。其一,即中央区域,开始形成于前双壳Ⅰ期(PD-Ⅰ),在某个分类单元它可以在前双壳Ⅱ期(PD-Ⅱ)和幼贝期(N)形成,而在其它分类单元则在前双壳Ⅱ期、幼贝期和双壳期(D)形成;第二区域,即背部后区,在幼贝期出现;第三区域,即背部前区,出现于双壳期。双壳期背部后区在某个分类单元起源于幼贝期的形态构造,在其它分类单元则可能起源于双壳期的形态构造。与在贻贝分类学上应用的成体特征相比,早期发育阶段中央和背部后区的形态结构显示出很明显的发育顺序或特征变化规律。根据以前人们熟知而尚未应用到分类和系统发育研究中的早期发育阶段形态特征,作者重新修订了Soot-Ryen的现生贻贝科种上阶元分类系统,重新提出了科内系统发育关系。修订的分类系统表明,Scarlato and Starobogatov(1984)提出的贻贝科各亚科由偏顶蛤亚科开始,沿4条系统发育路线演化发展,对应其早期发育阶段的4类形态发生类型或模式。     

沙芥属(十字花科)的起源、分类与进化研究进展

沙芥属(PugioniumGaertn.)最初是从匙荠属(Bunias)中分出来单独建立的属,ndhF系统树表明,该属和高河菜属(Megacarpaea)、Farsetia、香雪球属(Lobularia)、屈曲花属(Iberis)和Ionopsidium亲缘关系较近,且和高河菜属构成姐妹关系。自从沙芥属确立以来,先后发表过沙芥[P.cornutum(L.)Gaertn]、斧形沙芥(P.dolabratum Maxim.)、距果沙芥(P.calcaratum Kom.)、鸡冠沙芥(P.cristatum Kom.)、翅果沙芥(P.pterocarpum Kom.)等5个种和宽翅沙芥(P.dolabratumvar.platypterum H.L.Yang)1个变种,但形态统计学和分子生物学的证据表明,沙芥属应该仅包含沙芥(P.cornutum)和斧形沙芥(P.dolabratum)2个形态学物种。基于不同遗传背景的DNA分子标记的研究结果进一步表明,沙芥和斧形沙芥这2个形态学物种间的遗传分化明显,但种间分化的时间并不久远,它们很可能是更新世以来随中亚和中国西北沙漠发展扩张而形成的2个近期分化的姐妹种。该文对沙芥属的系统起源、属下分类和遗传进化方面的研究历史和最新研究进展进行综述,并提出了研究中存在的问题。     

基于28S rDNA片段的叩甲科昆虫系统发育分析:系统发育与分类(鞘翅目:叩甲科)（英文）

叩甲科昆虫是叩甲总科中最大的一科,广泛分布于全世界。但是直到现在叩甲科的分类系统还存在着不确定的地方,因为早期的分类系统是基于成虫和幼虫的外部形态特征建立的,很多的族、属、甚至亚科的划分都有争议。本研究利用核糖体28S rD NA片段,对国内采集的叩甲科昆虫共80种进行系统发育分析。分析中还采用了Gen Bank已有的86种叩甲科昆虫序列作为内群,14种外群,利用邻接法、最大似然法、最大简约法和贝叶斯法构建系统发育树。不同方法构建的系统发育树结构相同,并部分支持了基于外部形态特征建立的分类系统。结果显示,叩甲科共分为5个分支,分别为齿胸叩甲亚科分支、小叩甲亚科分支、心盾叩甲亚科分支、萤叩甲亚科分支以及叩甲亚科分支。其中,方胸叩甲属属于叩甲科类群,在系统树中却更加接近于红萤科,并且外群中萤科的位置也与以前的观点不同。研究的结果支持叩甲科昆虫具有良好的单系性。并且根据结果提出以下假设:尖鞘叩甲亚科、异角叩甲亚科和胖叩甲亚科可以纳入齿胸叩甲亚科内部;单叶叩甲亚科和槽缝叩甲亚科并入萤叩甲亚科;梳爪叩甲亚科并入叩甲亚科。这个结论还需要引入更多的种类及分子标记来加以证实。