系統發生學

系統發生學

科學分支領域

上級分類	系統分類學、​演化生物學
研究對象	種系發生、​演化
特性	系統發生命名法
從業者	phylogeneticist
Stack Exchange標籤	https://stackoverflow.com/tags/phylogeny

系統發生學（英語：phylogenetics）又稱種系發生學、譜系發生學、親緣關係學，簡稱譜系學或發生學，是研究及推理生物個體或群體（例如物種或種群）間演化史及關係的科學方法，屬於系統分類學的一部分。

系統發生學的推理方法，通常在性狀演變的特定模型下，評估可觀察到的遺傳性狀（例如DNA序列或生物形態）來「假定」這些生物間的關係。這種分析推理方法的結果，就是系統發生（phylogeny），也稱為系統發生樹（phylogenetic tree）——可顯示一群生物演化史的關係圖解假說。系統發生樹的尖端可以是生物體或化石，且代表演化譜系中的現今生物或「末端」生物。

利用系統發生學來分析種系的基本原則是：兩個演化支具有「相同的性狀狀態」是它們對於「共有祖先同一狀態」的保留；而現存生物的性狀就是演化史的紀錄，可作為重建演化史的依據。由系統發生分析的原則，建構了支序分類學的基本邏輯；而系統發生分析已成為理解生物多樣性、演化、生態學和基因組的核心。

系統發生學這個概念不單止用於生物種系的發生與發展，還會用在系統分類學各個層面的分類單元上面。它也會被用到某一性狀在種系發生過程中的演化這一方面。

研究方法

系統發生學的研究通過以下的手段實現：

• 化石形態學和解剖學特徵的比較和研究，
• 現存生物的形態學，解剖學和生理學特徵的比較，
• 生物，特別是現存生物的個體發生研究，
• DNA分析，例如測序和分子系統發生學方法。

通過這些數據，人們就可以為生物建立一棵系統發生樹（演化樹），其中描述了各個物種之間可能有的親緣關係。

系統發生學研究的最大困難是，系統發生學的進化過程是不能被直接通過觀察和實驗被證實的。所以各個方面的證據都要被綜合起來分析。由於對這些證據的側重不同，會經常造成有多個不同的演化樹版本，例如原口類動物的幾個門究竟是歸到蛻皮動物（來自遺傳學方面的證據）還是觸手動物（形態學方面的證據）。

性狀的演變

性狀（特徵）分為同源和同功兩種。

• 同源，例如同源器官或是同源的行為方式，會顯示出相同的軀體基本構造，因為環境的不同而進化成不同的外形或功能。同源器官的外形和功能可以相差很大。一個很好的例子就是脊椎動物的前肢。它們可以成為足，翅膀（鳥， 翼龍，蝙蝠），鰭（魚，企鵝，魚龍，鯨），手（人類，猿和一些恐龍），挖掘工具（田鼠，裸鼴鼠，袋鼴)。但其骨骼構造卻是相似的。這些相似性只能用系統發生學的理論去解釋。

同源特徵證實了物種間的親緣關係，是重構進化樹的有力手段。同源現象在生物學中可以進一步分為直系同源（直系同源是指在不同物種中的某一基因來自同一祖先）和旁系同源（種系間的基因複製） 。

• 同功，例如同功器官外形的相似，功能的相同，但它們卻是通過趨同演化獨立發展出來開的。如墨魚的眼睛和脊椎動物的眼睛，它們外形構造相似，功能都是感光。但透過顯微鏡可看到，它們的微細結構不一樣。對個體發生的研究顯示，它們是從不同胚層發育而來的。同功現象並不是親緣關係的證據。

延伸閱讀

• 演化
• 生物學
• 古生物學
• 生物分類法
• 支序分類學
• 系統分類學
• 分子系統發生學
• 最大簡約法
• 語言系屬分類
• 數理生物學
• 演化網路

外部連結

• Beiträge zur Verhaltensphylogenese （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）