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生物分类学

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关于相似術語，请见「系統分類學」。
生物分类学
分类阶元
三域系統
其他话题


生物分類學（英語：biotaxonomy）簡稱分類学（taxonomy），是关于生物个体的鉴定（identification）、归类（classification）和命名（nomenclature）的原理和方法的学科；此三要件间有相互依存的关系。生物分類學範圍包括：研究生物类群间的异同程度，阐明生物间的亲缘关系、演化过程和发展规律[1]。

生物分類学是生物学最基础的学科之一，其历史可追溯至亚里士多德和泰奥弗拉斯托斯的动物和植物分类。18世纪卡尔·林奈创立了二名法和系统的分类阶元体系，奠定了现代分类学的基础。20世纪以来，演化生物学和分子系统学的发展深刻改变了分类学的理论与方法，支序系统学和分子系统发生学成为重建生物演化关系的主流手段[2]。

要將生物分類，首先要知道生物與非生物的定義，但是我們似乎沒有辦法準確定義，以病毒來說，雖然可在其他生物體內寄生並複製，但在生物體外卻沒有一般生物的特徵如製造或攝取營養，生殖等現象。又如引起瘋牛病的朊粒（prion）可以造成感染卻無DNA成分，一直以來，DNA被視為生命遺傳物質，經由與RNA的轉錄轉譯過程，形成蛋白質，再進一步形成組成細胞的各個部分，如細胞膜、胞器等，而細胞則是我們長久以來所認為組成生命體的最小單位。

历史

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早期分类

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人类对生物的分类实践自古有之。古希腊哲学家亚里士多德（公元前4世纪）在其著作《动物志》中将动物按居住地、形态和行为分类，区分了有血动物和无血动物。他的学生泰奥弗拉斯托斯在《植物志》中描述了约500种植物，并尝试按形态分类[3]。中国明代李时珍在《本草纲目》（1596年）中将药物按自然属性分为16部62类，包含大量动植物分类内容。

近代分类学的诞生

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17世纪，英国博物学家约翰·雷（John Ray）提出了物种概念，将物种定义为形态相似并能通过繁殖延续后代的群体。他出版了《植物史》（1686-1704）等著作，为系统分类奠定了基础[3]。

18世纪，瑞典博物学家卡尔·林奈在《自然系统》（1735年第1版，1758年第10版）中创立了二名法（属名+种加词）和系统的分类阶元体系（纲、目、属、种）。林奈将自然界分为动物、植物和矿物三界，其植物分类主要依据雄蕊和雌蕊的数量与排列。林奈的分类体系虽然本质上是人为的，但其命名法和等级分类结构沿用至今[4]。

演化与分类

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1859年查尔斯·达尔文发表《物种起源》，提出所有生物来自共同祖先，物种并非固定不变，而是随时间演化。这一理论为分类学提供了新的基础——理想的分类系统应反映生物间的演化亲缘关系（系统发育），而非仅为鉴定方便[5]。

20世纪中叶，恩斯特·迈尔等学者完善了生物学物种概念，朱利安·赫胥黎提出了新系统学（New Systematics），强调种群层面的分类研究[3]。

支序系统学与分子时代

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1950年代，德国昆虫学家维利·亨尼希（Willi Hennig）创立支序系统学（cladistics），提出分类应严格基于共衍征（synapomorphy），只有单系群（monophyly）才可被正式命名[6]。该方法已成为现代分类学的主流范式。

1970年代以来，DNA测序技术的发展使分子系统发生学成为可能。1990年，卡尔·乌斯（Carl Woese）基于核糖体RNA序列比较提出三域系統（古菌、细菌、真核生物），颠覆了传统的五界分类[7]。21世纪初，DNA条形码（DNA barcoding）技术被用于物种快速鉴定[8]。

分类阶元

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主条目：分类阶元

生物分类采用等级结构，主要阶元从高到低为：域（domain）、界（kingdom）、门（phylum）、纲（class）、目（order）、科（family）、属（genus）、种（species）。必要时可增设中间阶元（如亚门、总科、亚种等）[2]。

每一物种都有唯一的二名法学名。例如，智人的科学名为Homo sapiens，其中Homo为属名，sapiens为种加词。学名使用拉丁文书写，属名首字母大写，种加词全部小写，在正式出版物中以斜体排版。

命名规范

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关于如何为生物命名的原则有很多国际协议，例如《国际植物命名法规》（ICBN/ICN）、《国际动物命名法规》（ICZN）以及《国际细菌命名法规》（ICNB/ICNP）。第四版的生物命名法规（BioCode）草案在2000年出版，它试图在多领域标准化命名，但还没有被正式采纳。《国际病毒命名和分类法规》（ICVCN）亦属于生物命名法规的范畴。

分类方法

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生物分类的方法经历了从外观形态到分子数据的演进[2]。

形态分类学

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传统分类学主要依据生物的形态、解剖、颜色等外部特征进行分类。林奈的分类体系主要依赖形态特征。尽管形态学数据在分子时代仍具有重要价值，但仅凭形态有时难以区别隐存种（cryptic species）。

支序系统学

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支序系统学（cladistics）由维利·亨尼希在1950年代提出，其核心原则包括：仅基于共衍征（共享衍生特征）建立类群；只有单系群（包含祖先及其所有后代的群体）是自然类群；并系群（paraphyly）和复系群（polyphyly）不被接受[6]。

分子系统学

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分子系统学利用DNA或RNA序列数据重建生物间的演化关系。常用的分子标记包括核糖体RNA基因（rDNA）、线粒体DNA（mtDNA）和叶绿体DNA（cpDNA）等[7]。DNA条形码技术使用标准化的短DNA片段（如动物使用COI基因）对物种进行快速鉴定[8]。

整合分类学

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现代分类学趋向于整合形态学、分子系统学、生态学、行为学、地理分布等多源数据，以更可靠地界定物种和重建系统发育关系。

分类系统

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卡尔·林奈
1735[9] 		恩斯特·海克尔
1866[10] 		埃德·查頓（英语：Édouard Chatton）
1925[11] 		赫伯特·科普蘭
1938[12] 		罗伯特·魏泰克
1969[13] 		卡尔·乌斯 et al.
1990[14] 		湯瑪斯·卡弗利爾-史密斯
1998[15] 		Ruggiero et al.
2015[16]
2 界 3 界 2域系統（英语：two-empire system） 界 (生物) 界 (生物) 三域系統 界 (生物) 界 (生物)
（未論述） 原生生物 原核生物 原核生物界 原核生物界 细菌 细菌 细菌
古菌 古菌
真核生物 原生生物 原生生物 真核生物 原生動物 原生動物
色藻界 色藻界
植物 植物 植物 植物 植物 植物
真菌 真菌 真菌
动物 动物 动物 动物 动物 动物
演化生物学
约翰·古尔德繪製的達爾文雀圖像
過程與結果
自然史
演化论發展史
學科與應用
社會反應

传统上，生物分为五界：原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。1969年由罗伯特·魏泰克提出的五界系统曾在教科书中广泛使用[17]。

1990年，卡尔·乌斯等基于核糖体RNA序列分析提出三域系統，将细胞生物分为古菌域、细菌域和真核生物域[7]。该体系得到了分子系统学的广泛支持，是目前普遍接受的主要分类框架。真核生物内部分类仍处于变动之中，汤玛斯·卡弗利尔-史密斯等学者提出了包含更多界的分类方案[18]。

非细胞生物（病毒、类病毒、朊粒）在传统分类系统中没有明确的位置，它们具有独立的命名和分类规则。

参见

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生物分類表

注释

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参考文献

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  1. ^ 中国大百科智慧藏：分类学. [2019-07-30]. （原始内容存档于2020-10-06）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Wiley, E. O.; Lieberman, B. S. Phylogenetics: Theory and Practice of Phylogenetic Systematics 2nd. Wiley-Blackwell. 2011. ISBN 978-0-470-90596-8. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Mayr, E. The Growth of Biological Thought. Harvard University Press. 1982. ISBN 978-0-674-36446-2. 
  4. ^ Linnaeus, C. Systema Naturae 10th. Laurentius Salvius. 1758. 
  5. ^ Darwin, C. On the Origin of Species. John Murray. 1859. 
  6. ^ 6.0 6.1 Hennig, W. Phylogenetic Systematics. University of Illinois Press. 1966. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Woese, C.; Kandler, O.; Wheelis, M. Towards a natural system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1990, 87 (12): 4576–4579. doi:10.1073/pnas.87.12.4576. 
  8. ^ 8.0 8.1 Hebert, P. D. N.; Cywinska, A.; Ball, S. L.; deWaard, J. R. Biological identifications through DNA barcodes. Proceedings of the Royal Society B. 2003, 270: 313–321. doi:10.1098/rspb.2002.2218. 
  9. ^ Linnaeus, C. Systemae Naturae, sive regna tria naturae, systematics proposita per classes, ordines, genera & species. 1735. 
  10. ^ Haeckel, E. Generelle Morphologie der Organismen. Reimer, Berlin. 1866. 
  11. ^ Chatton, É. Pansporella perplexa. Réflexions sur la biologie et la phylogénie des protozoaires. Annales des Sciences Naturelles - Zoologie et Biologie Animale. 1925, 10–VII: 1–84. 
  12. ^ Copeland, H. The kingdoms of organisms. Quarterly Review of Biology. 1938, 13: 383–420. doi:10.1086/394568. 
  13. ^ Whittaker, R. H. New concepts of kingdoms of organisms. Science. January 1969, 163 (3863): 150–60. Bibcode:1969Sci...163..150W. PMID 5762760. doi:10.1126/science.163.3863.150. 
  14. ^ Woese, C.; Kandler, O.; Wheelis, M. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya.. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1990, 87 (12): 4576–9. Bibcode:1990PNAS...87.4576W. PMC 54159 可免费查阅. PMID 2112744. doi:10.1073/pnas.87.12.4576. 
  15. ^ Cavalier-Smith, T. A revised six-kingdom system of life. Biological Reviews. 1998, 73 (03): 203–66. PMID 9809012. doi:10.1111/j.1469-185X.1998.tb00030.x. 
  16. ^ Ruggiero, Michael A.; Gordon, Dennis P.; Orrell, Thomas M.; Bailly, Nicolas; Bourgoin, Thierry; Brusca, Richard C.; Cavalier-Smith, Thomas; Guiry, Michael D.; Kirk, Paul M.; Thuesen, Erik V. A higher level classification of all living organisms. PLOS ONE. 2015, 10 (4). Bibcode:2015PLoSO..1019248R. PMC 4418965 可免费查阅. PMID 25923521. doi:10.1371/journal.pone.0119248 可免费查阅. 
  17. ^ Whittaker, R. H. New concepts of kingdoms of organisms. Science. 1969, 163: 150–160. 
  18. ^ Cavalier-Smith, T. A revised six-kingdom system of life. Biological Reviews. 1998, 73: 203–266. 
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