系统发育学是研究不同生物群之间的关系及其进化发展的学科。系统发育学试图追溯地球上所有生命的进化史。它基于所有生物都有共同祖先的系统发育假说。生物体之间的关系被描述为一个系统发育树。亲缘关系是由共同的特征决定的，通过比较遗传和解剖学上的相似性可以看出这一点。

在分子系统学中，DNA和蛋白质结构的分析被用来确定不同生物之间的遗传关系。例如，细胞色素C是细胞线粒体中的一种蛋白质，在电子传递系统和能量生产中起作用，它的分析用于根据细胞色素C中氨基酸序列的相似性来确定生物体之间的关系程度。生化结构特征的相似性，例如DNA和蛋白质，然后被用于基于遗传共享特征开发系统发育树。

什么是系统发育(phylogeny)？

• 系统发育学是研究生物群体进化发展的学科。这些关系是基于所有生命都源自同一祖先的想法而假设的。
• 生物体之间的关系是由共同的特征决定的，如通过遗传和解剖学比较所表明的。
• 系统发育在一个称为系统发育树的图表中表示。树枝代表祖先和/或后代血统。
• 系统发育树中分类群之间的相关性由最近共同祖先的血统决定。
• 系统发育学和分类学是系统生物学中对生物进行分类的两个系统。虽然系统发育学的目标是重建生命的进化树，但分类学使用分层格式来分类、命名和识别生物体。

系统发育树

系统发育树，或称分支图，是一个示意图，用来直观地说明分类群之间拟议的进化关系。系统发育树是根据分支系统学或系统发育系统学的假设绘制的。分支系统学是一种分类系统，根据遗传、解剖学和分子分析确定的共同特征或联会形态对生物体进行分类。分支系统学的主要假设是：

1. 所有生物都是从一个共同的祖先进化而来的。
2. 当现有种群分裂成两组时，新的有机体就会产生。
3. 随着时间的推移，血统经历了特征的变化。

系统发育树结构是由不同生物间的共同特征决定的。它的树状分支代表了从一个共同祖先分化而来的分类群。解释系统发育树图时需要理解的重要术语包括：

• 节点：它们是系统发育树上发生分支的点。一个节点代表了祖先分类单元的终点，以及一个新物种从其前身分裂的点。
• 分支：这些是系统发育树上代表祖先和/或后代谱系的线条。由节点产生的分支代表从共同祖先分裂而来的后代物种。
• 单系类群（分支）：该类群是系统发育树上的一个分支，代表一组由最近的共同祖先遗传而来的生物体。
• 分类单元：分类单元是生物体的特定分组或类别。系统发育树中的分支末端是一个分类单元。

具有较新共同祖先的分类群比具有较不新共同祖先的分类群的亲缘关系更为密切。例如，在上图中，马与驴的关系比与猪的关系更为密切。这是因为马和驴有一个较新的共同祖先。此外，可以确定马和驴的亲缘关系更为密切，因为它们属于不包括猪的单系群。

分类群相关性如何被误解

系统发育树中的亲缘关系由最近共同祖先的血统决定。在解释系统发育树时，有一种倾向认为分类群之间的距离可以用来确定亲缘关系。然而，分支尖端邻近性是任意定位的，不能用于确定相关性。例如，在上图中，包括企鹅和海龟在内的树枝尖端紧密地放在一起。这可能被错误地解释为两个分类群之间的密切关系。通过观察最近的共同祖先，可以正确地确定这两个分类群是远亲。

另一种可能误解系统发育树的方法是通过计算分类群之间的节点数来确定相关性。在上面的系统发育树中，猪和兔子由三个节点分开，而狗和兔子由两个节点分开。狗与兔子的亲缘关系更为密切，这可能被误解，因为这两个分类群之间的节点较少。考虑到最近的共同祖先，可以正确地确定狗和猪与兔子具有同等的亲缘关系。

什么是系统发育与分类学(phylogeny and taxonomy)？

系统发育学和分类学是生物分类的两个系统。它们代表了系统生物学的两个主要领域。这两个系统都依赖于特征或特征来将生物体划分为不同的群体。在系统发育学中，目标是通过尝试重建生命的系统发育或生命的进化树来追溯物种的进化历史。分类学是一种用于命名、分类和识别生物体的分级系统。系统发育特征用于帮助建立分类群。生命的分类组织将生物体分为三个领域：

• 古细菌：这一领域包括原核生物（那些缺乏细胞核的生物），它们在膜成分和RNA方面与细菌不同。
• 细菌：该域包括具有独特细胞壁成分和RNA类型的原核生物。
• 真核生物：这一领域包括真核生物或具有真核的生物体。真核生物包括植物、动物、原生生物和真菌。

真核生物域中的生物进一步分为更小的类群：王国、门、纲、目、科、属和种。这些分类也被分为中间类别，如亚门、亚目、超科和超类。

分类学不仅对生物分类有用，而且还为生物建立了一个特定的命名系统。该系统被称为二项命名法，它为一种由属名和种名组成的生物体提供了一个独特的名称。这种通用命名系统在世界范围内得到认可，避免了对生物体命名的混淆。

来源

• Dees，Jonathan等人，《生物学入门课程中系统发育树的学生解释》，CBE生命科学教育卷13,4（2014）：666-76。
• “系统发育系统学之旅”，UCMP，www.UCMP.berkeley.edu/clad/clad4.html。