第十二章 微生物的进化、系统发育和分类鉴定
第 十二章 微生物的进化、系统发育和分类鉴定
第一节微生物的进化和系统发育 微生物分类是按微生物的亲缘关系和相似程度把微生 物归入各分类单元或分类群(taxo),以得到一个反映微生 物进化的自然分类系统、可供鉴定用的检索表以及可给出 符合逻辑的名称的命名系统。所以微生物分类的具体任务 就是分类(classification)、鉴定(identification)与命 名(nomenclature)
第一节 微生物的进化和系统发育 微生物分类是按微生物的亲缘关系和相似程度把微生 物归入各分类单元或分类群(taxon)，以得到一个反映微生 物进化的自然分类系统、可供鉴定用的检索表以及可给出 符合逻辑的名称的命名系统。所以微生物分类的具体任务 就是分类（classification）、鉴定（identification）与命 名（nomenclature）
一、进化的测量指征 1.合适的进化指征应满足的条件 ① 存在的普遍性 ② 序列的同源性 ③ 序列的线性 ④ 序列的保守性 蛋白质、RNA和DNA序列进化变化的显著特点是进化速率相对 恒定，也就是说，分子序列进化的改变量（氨基酸或核苷酸替换 数或替换百分率)与分子进化的时间成正比。 大量的资料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能重要 的区域，比功能不重要的分子可或分子区域进化变化速度低
一、进化的测量指征 1. 合适的进化指征应满足的条件 ① 存在的普遍性 ② 序列的同源性 ③ 序列的线性 ④ 序列的保守性 蛋白质、RNA和DNA序列进化变化的显著特点是进化速率相对 恒定，也就是说，分子序列进化的改变量(氨基酸或核苷酸替换 数或替换百分率)与分子进化的时间成正比。 大量的资料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能重要 的区域，比功能不重要的分子或分子区域进化变化速度低
2.rRNA作为进化的指征 16 S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的"分子尺"” 或“分子计时器”： 1)rRNA具有重要且恒定的生理功能； 2)在16 S rRNA分子中，既含有高度保守的序列区域，又有 中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同 的各类生物亲缘关系的研究； 3)16 S rRNA分子量大小适中，便于序列分析： 4)rRNA在细胞中含量大（约占细胞中RNA的90%），也易于提取； 5)16 S rRNA普遍存在于真核生物和原核生物中（真核生物中其 同 源分子是18 S rRNA)。因此它可以作为测量各类生物进化的工具。 缺陷，RNA普遍高的保守性使得其在相近种、型分类鉴定时分 辨力较差；操作相对较复杂
16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的“分子尺” 或“分子计时器” ： 1）rRNA具有重要且恒定的生理功能； 2）在16S rRNA分子中，既含有高度保守的序列区域，又有 中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同 的各类生物亲缘关系的研究； 3）16S rRNA分子量大小适中，便于序列分析； 4）rRNA在细胞中含量大(约占细胞中RNA的90%)，也易于提取； 5）16S rRNA普遍存在于真核生物和原核生物中(真核生物中其 同 源分子是18S rRNA)。因此它可以作为测量各类生物进化的工具。 2. rRNA作为进化的指征 缺陷：rRNA普遍高的保守性使得其在相近种、型分类鉴定时分 辨力较差；操作相对较复杂
3.rRNA的序列和进化 特征序列或序列印记：可用以设计针对特定种或属的特异探针 4.基于rRNA的系统发育树 系统发育树(phylogenetic tree)：在研究生物进化和系统 分类中，用以概括各种（类）生物之间亲缘关系的树状分 枝的图形。分为有根树和无根树两种。 一般系统发育树 ●伍斯等根据某些代表生物16 SrRNA(或18 S rRNA)序列比较， 首次提出了一个涵盖整个生命界的系统树。这是一颗有根树， rRNA序列分析表明，它最初先分成两支：一支发展成为今天 的细菌（真细菌）；另一支是古生菌-真核生物分支，进化过程中 进一步分叉分别发展成古生菌和真核生物
4. 基于rRNA的系统发育树 系统发育树（phylogenetic tree）：在研究生物进化和系统 分类中，用以概括各种（类）生物之间亲缘关系的树状分 枝的图形。分为有根树和无根树两种。 一般系统发育树 ⚫伍斯等根据某些代表生物16S rRNA(或18S rRNA)序列比较， 首次提出了一个涵盖整个生命界的系统树。这是一颗有根树， rRNA序列分析表明，它最初先分成两支：一支发展成为今天 的细菌(真细菌)；另一支是古生菌-真核生物分支，进化过程中 进一步分叉分别发展成古生菌和真核生物。 3. rRNA的序列和进化 特征序列或序列印记：可用以设计针对特定种或属的特异探针
Eubacteria Archaebacteria Eukarya (真细菌界) (古细菌界) (真核生物界) Animals Green nonsulfur Entamoebae molds bacterin Euryarchaeota Fungi Mitochondrion Crenarchaeota Methano Gram- Extreme Purple bacteria Dos IVe Chloroplast Cyanobacterin obacteria Flagellates Korarchaeota Trichomonads Thermotoga Aquifex Microsporidia Diplomonads (Giardia) Carl Woese利用16 5 rRNA建立分子进化树
Eubacteria （真细菌界） Archaebacteria （古细菌界） Eukarya （真核生物界） Carl Woese利用16S rRNA建立分子进化树
第二节微生物的分类单元和命名 一、生物的分类单元 界 (Kingodm) 门(phylum) (亚门) 纲(Class (亚纲) 目(order) (亚目) 科(family)） (亚科) 族(group) (亚族) 属(genus) (亚属) 种(species) 微生物分类的基本单位是“种
界 （Kingodm） 门 (phylum) (亚门) 纲 (Class) (亚纲) 目 (order) (亚目) 科 (family) (亚科) 族 (group) (亚族) 属 (genus) (亚属) 种 (species) 微生物分类的基本单位是“种” 第二节 微生物的分类单元和命名 一、生物的分类单元
种：分类特征高度相似、而又与同属内的其它种存在明显差异的菌 株群。 微生物的种具有如下特征： 1.形态、生理特征相同。 2.有共同的起源。 3.是分类的基本单位，也是进化的单位。 4.是繁殖的单位，同种才能产生后代，不同的种不能产生后代。 5.种有遗传的稳定性，同时也存在变异性
种： 微生物的种具有如下特征: 1. 形态、生理特征相同。 2. 有共同的起源。 3. 是分类的基本单位，也是进化的单位。 4. 是繁殖的单位，同种才能产生后代，不同的种不能产生后代。 5. 种有遗传的稳定性，同时也存在变异性
种以下的分类术语： 1、亚种(subspecies,.subsp,ssp.)是种的进一步细分的单元， 是正式分类单元中最低的分类等级。一般是指菌种在某一个 特征上与模式种有明显而稳定的差异，但又不足以区分为新 种。 2、型 (ype)是同一细菌种内显示很小生物化学与生物学差异的 菌株，常用于细菌（尤其是致病菌）中紧密相关菌株的区分： 化学型(chemovar):产生某种化合物或其产量异常。 致病型(pathovar):对一个或多个寄主的致病反应。 噬菌体型(phayovar):对噬菌体的反应。 血清型(serovar):抗原特性
1、亚种（subspecies，subsp，ssp．）是种的进一步细分的单元， 是正式分类单元中最低的分类等级。一般是指菌种在某一个 特征上与模式种有明显而稳定的差异，但又不足以区分为新 种。 2、型（type）是同一细菌种内显示很小生物化学与生物学差异的 菌株，常用于细菌（尤其是致病菌）中紧密相关菌株的区分。 化学型(chemovar):产生某种化合物或其产量异常。 致病型(pathovar):对一个或多个寄主的致病反应。 噬菌体型(phayovar):对噬菌体的反应。 血清型(serovar): 抗原特性。 种以下的分类术语：
3、群（ population):在自然界中有些微生物的种类其特 征介于两个种之间，彼此不易严格区分，于是我们就 这两个种和介于它们中间的一些微生物统称为 一个“群” 4、菌株 (strain)从自然界中分离得到的任何一种微生 物的纯培养物都可以称为微生物的一个菌株；用实 验方法（诱变等）所获得的某一菌株的变异型，也 可以称为一个新的菌株，以便与原来的菌株相区别
4、菌株（strain）从自然界中分离得到的任何一种微生 物的纯培养物都可以称为微生物的一个菌株；用实 验方法（诱变等）所获得的某一菌株的变异型，也 可以称为一个新的菌株，以便与原来的菌株相区别。 3 population) , ,