基因测序技术出现后是不是老的生物分类有很多都被推翻了？ 知乎用户，我只是个路过的，为什么要杀死我呢 “完善不能算推翻……完善！……科学的事，能算推翻么？”接连便是难懂的话，什么“低速近似“，什么“条件成立”之类，引得众人都哄笑起来。店内外充满了快活的空气。 在很多地方都看到有人吐槽，生物系统分类不是生物学最古老的分支之一么？搞了几个世纪了怎么还没搞清楚，隔三差五地就出一个新的分类法来替代以前的分类法。“分类分类，怎么越分越累。”这其实是对系统分类的学科性质不太理解说造成的感觉。 和分子生物学不同，前者所处理的材料和要达成的结果是一直在场的，是对于现象界的研究。发现什么信号通路，找到什么靶向位点，都是确凿无疑的。但系统分类所要做的事情，是要通过手头在场的材料，归纳总结出已经不在场的进化过程。演化生物学和系统分类学，在很大程度是其实是历史学研究。除非我们有时间机器，很多生物演化上的关键节点，我们可能永远得不到确凿的结论。 这也是诸多演化生物学的结论经常受到非议的原因。如果一个人一口咬定任何有关秦始皇的史料都是假的，他不相信有这样一个人存在过，除非你能够把秦始皇带到他面前，那你有什么办法能够说服他相信秦始皇的存在么？所以我对这样的人从来不会多费口舌。 正如会有新出土的文物或者新发现的史料会颠覆以往的历史学研究结论一样，方法学和演化关键节点新生物的发现，也会颠覆以往的分类系统。而这一过程，可能会永远持续下去，因为我们只是在不断逼近那个已经不在场的真相。我们能做到的，就是利用每个时代所能掌握的最先进的技术和资料，构建出在那个时代能够达到的最完善的系统。 所以这就是为什么经典分类会从形态特征入手了，这是最显而易见最能够获得的能够进行比较的特征。人和猴子都是胎生，所以它们的关系，比跟卵生的金鱼来得近。豆科植物都是荚果，也只有豆科植物有荚果，那么这些植物也是显而易见应该是一类。早至亚里士多德和中国的本草典籍，就已经开始利用形态特征对生物进行粗略分类了。 但随着分类的逐渐精细化，很多问题也就逐渐暴露出来了。首先就是选取什么样的形态特征进行分类带有很强的主观性。蝙蝠是因为有翅膀跟鸟的关系更近呢？还是因为是胎生而跟人的关系更近呢？形态特征之所以经常无法反映出真实的演化顺序，是因为趋同演化和趋异演化的关系，导致本来亲缘关系很远的物种演化出很相似的形态特征来，而本来亲缘关系很近的物种演化出差别很大的形态特征。这也是系统分类学和演化生物学息息相关的原因。我们对于生物演化的细节清楚得更多，就更可能得到更正确的分类系统。 有没有可能兔子是由类人猿的一支忽然魔怔了在短时间内快速演化而来的呢？形态特征的不稳定性，我们已经在很多匪夷所思的例子中可以看到。但即便类人猿在短时间内变成了兔子，它的基因可是没那么好变的。跑得了和尚跑不了庙，如果兔子真是类人猿变来的，我们总能从它的基因中找到蛛丝马迹。这也就是为什么当代系统分类大量借助于基因测序，因为它相比形态特征，更稳定，更少人为选择的成分。 分子系统学的另一优点，是转码率特别高。传统形态特征的转码率欠佳，我要是选了好几个形态特征来构建分类系统，怎么规定每个形态特征的权重？要是不同形态特征构建的分类系统出现了矛盾，怎么去评估这一矛盾对整个系统的影响？怎样去取舍？两个人通过不同的形态特征构建出了不同的分类系统，怎么去评估孰优孰劣？但基因简直就是天生的代码本，全部由 ATCG 组成，简直太适合引入各种数学工具和统计学手段进行评估了。所以当代系统学研究，每一个进化枝都有相应的支持率，能够让我们很方便地评估在这一分析方法中该进化枝的可信度到底有多高。 但分子系统学并非将传统分类颠覆得一干二净了。对于一些由很稳定的性状建立起的系统，诸如豆科及其三亚科的分类系统，我想无论是用什么方法，都不会有颠覆性成果。现代引入分子手段之后，很多传统的分类系统还是很安定的。获得颠覆性成果的地方，往往也是传统分类学颇具争议的地方。比如光是靠子叶数量就建立的单双子叶二分法，就颇为值得商榷，后来也证明是不正确的。我记得以前搞竞赛学分类的时候，就老是抓不住马鞭草科的特征来。看来看去，总觉得好像这些特征唇形科有，那些特征紫草科也有。到底是什么特征，让它跟唇形科和紫草科不同呢？我就去问教我们分类的川大的老教授，老教授很笑呵呵的说，确实是很难呢。他想了一会儿，趁下课之后又拉住我说： “你去揉揉叶子试试，我觉得马鞭草科的植物，都有一股子臭味来着。” 所以后来看到马鞭草科被分了尸，也是颇感欣慰的。 但基于基因序列分析的分子系统学也并不是万能的。它也存在无法正确反映演化进程的问题。这主要是由基因水平转移，多倍化和杂交，以及祖先多态性筛选不全等演化进程所造成的。所以当我们用序列构建出跟传统分类不同的系统的时候，我们首先做的是检讨所采用的分子标记。一方面用更多的分子标记来佐证，一方面仔细检查形态特征找到他们在新系统下的联系。 系统分类仅仅是开始，确立新的分类系统之后，为这些生物找到形态特征上的联系，找到为什么它们形态差距如此之大却来自于同一共同祖先，它们是怎么一步一步演化过来的？这才是演化生物学研究的重头戏。 当代分子系统学，也在往两个方向发展。一个是大数据：随着下一代测序的发展，现在越来越容易得到基因组的大数据。以前拼死拼活用一两个基因构个系统树出来，现在动辄就用所有叶绿体基因、线粒体基因来构树，数据量是数百倍的激增。 另一方面，则是引进新的分析方法和对现有分析方法进行优化。从最大简约法，到最大似然法，再到现在引入贝叶斯分析。而分析手段也越来越精细化。比如在意识到基因密码子的三个位置的碱基代换率是不同的之后，采用了对每个位置采用不同模型的分裂分析法。 然而即便是在这样的条件下，很多系统演化部分仍然得不出让人满意的结论来。这尤其是集中在各大分类界元的基部，也是演化的关键节点。比如现存陆生植物最早的一支到底是苔类还是藓类；动物和真菌是在哪一步跟植物分道扬镳的？或许是我们仍然缺乏关键物种来填补演化上的鸿沟，或许真是历史过于久远我们难以钩沉，我们仍然不知道答案。只能寄希望于今后的新物种或者新化石的发现，已经新的分析手段的诞生了。 正如历史学不会终结，生物系统分类学也不会终结。我们就是自然界的历史学家。我们记录物种，为它们作志。我们通过已有的证据，钩沉还原出出演化历史上的往事。 嘛其实答这个题是为了想写一个完全没有引用文献的专业答案…… 查看知乎原文
