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【生物科教学寻疑团队工作坊】支序分类学(Cladograms

2020-06-13 14:58:10 作者: 745

支序分类学(Cladograms or cladistic classifications)

2010/12/06 第3次研习活动–学科内容整理2
主题:演化及生物多样性–生命树

支序分类学简介

支序分类学(Cladograms or cladistic classifications)又称亲缘分支分类学,是一种将生物分类成群,每一群就是一「支(clade)」,就是演化树(生命树)上的一个分支(branch)。有别于其他分类系统,支序分类目的在于反映出共同祖先的相对接近程度或同源特徵的共有性。此一相对客观的分类学起源于德国昆虫学家Willi Hennig,也命名为「phylogenetic systematics」。

单系群、并系群、多系群

在一个「分支图(cladograms)」中,所有的生物体都如同一片树叶。每个节点理想上都是有两条分歧的,在此分歧点的任一端即为「单系群Monophyly」。一个单系群会包含一个共同的祖先和所有后代。分节点两端的分类群即互为「旁系分类群」或「旁系群」、「并系群(paraphyly)」。以下图解释。

【生物科教学寻疑团队工作坊】支序分类学(Cladograms

黄色是一个单系群:包括爬虫类和鸟类,包含一个共同祖先和所有后代。 蓝色是一个并系群:包括爬虫类,包含最近的共同祖先,但是不包含该祖先的所有后代。红色是一个多系群:包括恆温动物,皆不包含最近的共同祖先。


祖徵、衍徵和共同衍徵

◎祖徵(Plesiomorphy)(“close form”)or ancestral state, also symplesiomorphy
在分支系统学里,当三个或更多个单系群被相比较时,若到最后,除了其中的一个之外,其他所有的类群之间的关係都比和其之间的关係要来得接近的话,此一类群便被称之为外类群(outgroup)。这在演化上的意义是,外类群从母群分支出去的时间要早于其他类群相互分支出去的时间。一个特徵状态若是同时表现在其外类群和其祖先身上时,称之为「祖徵」。祖徵并不适合用来判断生命树中的关係,例如「变温」是爬虫类、鸟类的祖徵,但是鸟类并无该特徵而爬虫类有。

◎衍徵(Apomorphy) (“separate form”)or derived state
只出现在其之后的后代的特徵,称为「衍徵」。例如:捲曲的幼芽舒展成叶子则是蕨类植物的衍徵。衍徵可以用来区别其与生命树中其他的物种。

◎共衍徵(Synapomorphies),共有的衍徵。
一群体(group)内也可能有相同的衍徵,称为共衍徵。例如:脊椎动物中,所有「具有四肢」这个衍徵的物种,可以被分类在一群。假若有物种A及B,牠们的共同祖先是C,而C的祖先则是D。若A及B都有共同的特徵X,而C也有,但D却没有,则特徵X就是一种源自A及B最后共同祖先C的共衍徵。

◎同质性(Homopalsy)
趋同性是指生命树中的不同支有相同的特徵,但是不存在她们的共同祖先中。例如:哺乳类和鸟类都是恆温动物,但是他们的共同祖先并没有此一特徵。所以此一特徵应该是独立演化出来的。所以不适合以此特徵将哺乳类和鸟类归为同一群。

【生物科教学寻疑团队工作坊】支序分类学(Cladograms

(左上)Apomprphy是衍徵,Plesiomorphy是祖徵;(右上)Autapomorphy是独有的衍徵;(左下)Synapomorphy是共衍徵;(右下)具有同质性。

周成功教授的小建议:

亲缘分支分类也是人为的分类法,画法个自不同,但基本概念只有两个:一是分叉点代表过去共同的祖先;二是第一列是现存的生物,而第一列以下所有的圈圈代表的都是已经不存在的生物,最多只有化石形态的証据。

上面所有的专有名辞都是演化生物学家在从事学术探讨时发明的,目的在简单而精準的描述一些複杂的亲缘関係。我想高中生不需要知道这些!高中生要了解亲缘分支分类的原理,同时可以正确的应用在判断生物的亲缘関係上。例如把第一列的四点从左到右命名作1到4,那幺请问1和3的亲缘近?还是3和4的亲缘近?

参考资料:
1. WIKIPEDIA- Synapomorphy – http://en.wikipedia.org/wiki/Synapomorphy
2. WIKIPEDIA- Phylogenetics – http://en.wikipedia.org/wiki/Phylogenetics
3. News of the Death of the Tree of Life Has Been Greatly Exaggerated http://www.texscience.org/reports/sboe-tree-life-2009feb7.htm
4. 维基百科-支序分类学 – http://zh.wikipedia.org/zh-tw/支序分类学

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