親緣分支分類法

親緣分支分類法,英語詞Cladistics來自希臘語klados ,意為“分支”。分支分類法根據生物種類進化關係進行分類。親緣分支分類法是一種非常嚴格的分析方法,是現代生物分類學的基礎,尋找物種之間的共源性狀確定其在進化進程中的聯繫。傳統的表現型分類法只是根據物種之間外觀的相似,以及關鍵的相同特徵分類。一般認為分支分類法創始人是威利·漢寧根()。親緣分支分類法的研究結果用樹形圖表示,要收集各方面的信息進行總結,現代這種研究經常運用分子生物學的數據。DNA排列,生物化學數據和形態學的數據。

基本介紹

  • 中文名:親緣分支分類法
  • 解釋:生物學的一個分支
  • 創始人:威利·漢寧根
  • 出生:1913-1976
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簡介

樹形圖中每個種類的生物如同一個樹葉,在每個分叉樹枝的頂端具有共同的進化祖先,這兩個叉叫做“同源分支”。每一個枝杈叫做一個“分支”,不管這個分支包含成千個種類還是只有一個種類,每一個分支內的種類也只具有唯一的祖先,一個分支內有一個統一的特徵,例如甲殼蟲都具有鞘翅和膜翅,蕨類都具有由捲曲的幼芽舒展成葉子的特性。

分支分類方法探討

分支分類分析必須收集信息,並區分什麼是“一般特徵”什麼是“特殊性狀”。在以前,研究者必須區分哪些特殊性狀是共同祖先以前具有的(祖征),哪些是共同祖先單獨具有的特徵(共源性狀),要和分支以外的種群比較,只有共源性狀才能用來確定一個分支。
要確定一個分支,必須有足夠大量的共源性狀,才能說明這種特徵不是由於共同的祖征,不是由於趨同進化造成的同形相似(因為生活在同一環境,而不是因為有同一祖先造成的相似特徵)。例如鳥類和昆蟲有生活在相似的環境中都具有的翅膀(共同的特徵),但卻是沿著不同的進化路線發展的,如果將它們放到一個分支內就是錯誤的。
共源特徵確定後,要依照簡約化的原理確定之間的關係(也是一種奧卡姆剃刀原理),另外也主要也依照分子進化理論,選取最接近的分支。
現代不太容易出現由於研究者自身造成的偏差,因為一般分析都使用計算機軟體,現在有各種複雜的軟體可以用來分析和計算分支。
但有時也會出現許多衝突,例如外形特徵和基因分析完全不同等,造成分到不同的分支內,現在種系發生學提供了得到大部分人贊同的結論。
現代DNA系列的測定已經比較容易,種系發生學得到分子數據的支持,計算機系統可以處理大量的數據,能精確篩選出真正的共源特徵數據。更為有效的方法是利用染色體中的反轉座子記號。最理想的是將形態學分子生物學、以及行為生態等種系發生學的信息結合起來,沒有一種方法是完全完美的。所有的方法都有自己的誤差,在形態學中經常發生趨同進化的錯誤,但在分子生物學中卻經常有和外在特徵衝突的現象,分子數據雖然比利用化石數據更精確,但也充滿誤差。各種方法的比較和結合,才能得到更好的結果。
親緣分支理論並不能取代現在所有的進化理論,只是對現有的知識進行一些修正。這種理論也可以使用到生物學以外的領域,目前已經套用到歷史語言學中確定語言的族屬分類,和古代文獻考訂中確定文獻派生情況等。
親緣分支法所用的三種分支方法結點分支:最近的共同祖先分出的A和B以及它們的後代。主幹分支: 包括A和B 的比較遠的共同祖先及其後代,但不包括Z。派生分支: A 和B 最近的共同祖先及其後代,還包括具有一定的派生特性的較遠祖先。

親緣分支法所用的三種分支方法

結點分支

最近的共同祖先分出的A和B以及它們的後代。

主幹分支

包括A和B 的比較遠的共同祖先及其後代,但不包括Z。

派生分支

A 和B 最近的共同祖先及其後代,還包括具有一定的派生特性的較遠祖先。

親緣分支法分類

自從1960年代以來,生物界出現傾向用親緣分支分類法的“分支主義”,他們主張取消所有非分支的分類系統。但其他分類學家認為雖然種系發生學要套用親緣分支的技術,但分類仍然有使用傳統的門類的必要,兩種分類法都應該存在,因為不僅存在單源種系,也有同源種系。
單源種系可以套用分支,全體種系都是從一個祖先派生出來的。同源種系雖然意義相同,但其中一部分種群有獨立的進化道路,產生很大的區別。例如鳥類爬行類具有同一祖先,但進化道路相當不同。脊椎動物無脊椎動物也是從共同祖先演化來的,但不能分到同一類中。
此外還有多源種系,例如以前分到一類“厚皮類”中的動物犀牛並不是來源於同一祖先,而是各自由不同的薄皮祖先進化來的。進化分類學者認為多源在分類學中是錯誤的,如同將趨同進化的動物或同形的動物分到一類中一樣。
分支學者認為同源種系和多源種系是一樣錯誤的,單系群是依據共源性狀,可以將各種群進行客觀地分類。而同源和多源是依據外觀特徵,容易造成主觀的錯誤。但其他學者認為分支法將種群分類從“低級”向“高級”分類,容易導致目的論,目的論是在進化研究中應該避免的。
分支學者認為傳統的分類方法人為地將物種分成不同的層次,不能真正代表物種進化的實際情況,因此應該放棄林奈的分類法,全部使用簡單的親緣分支層次。
而其他有不同意見的學者認為所有的分類方法都是人為的,都有主觀因素在內,所有物種都是在持續不斷地進化,任何分類劃分都是人為製造前半部單一起源,後半部同源發展,在樹形結構的早期就套用同源分類是必要的。例如發展成為靈長類的早期脊椎動物不能放到任何單源分支中。他們還認為同源分類提供了生物形態、生態即生命進化歷史中重要變化的信息。也就是說傳統分類和分支分類都很有價值,但在不同方面是為不同的目而起作用。

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