第十章 微生物的进化、系统发 育和分类鉴定
第十章 微生物的进化、系统发 育和分类鉴定
进化(evolution)：生物与其生存环境相互作用过程中， 其遗传系统随时间发生一系列不可逆的改变，在大多 数情况下，导致生物表型改变和对生存环境的相对适应。 今天仍生存在地球上的生物种类， 彼此之间都有或远或近的历史渊源。 最原始的生命 漫长的进化历程 千姿百态的生物种类
进化(evolution)：生物与其生存环境相互作用过程中， 其遗传系统随时间发生一系列不可逆的改变，在大多 数情况下，导致生物表型改变和对生存环境的相对适应。 今天仍生存在地球上的生物种类， 彼此之间都有或远或近的历史渊源。 最原始的生命 漫长的进化历程 千姿百态的生物种类
系统发育(phylogeny)：各类生物进化的历史。 分类(classification)：根据生物特性的相似程度 将其分群归类。 地球上的物种估计大约有150万，其中微生物超过10万种， 而且其数目还在不断增加
系统发育(phylogeny)：各类生物进化的历史。 分类(classification)：根据生物特性的相似程度 将其分群归类。 地球上的物种估计大约有150万，其中微生物超过10万种， 而且其数目还在不断增加
生物分类的二种基本原则： a）根据表型(phenetic)特征的相似程度分群归类，这种 表型分类重在应用，不涉及生物进化或不以反映生 物亲缘关系为目标； b）按照生物系统发育相关性水平来分群归类，其目标 是探寻各种生物之间的进化关系，建立反映生物系 统发育的分类系统。 从进化论诞生以来，已经成生物学家普遍接受的分类原则 生物系统学(systematics)
生物分类的二种基本原则： a）根据表型(phenetic)特征的相似程度分群归类，这种 表型分类重在应用，不涉及生物进化或不以反映生 物亲缘关系为目标； b）按照生物系统发育相关性水平来分群归类，其目标 是探寻各种生物之间的进化关系，建立反映生物系 统发育的分类系统。 从进化论诞生以来，已经成生物学家普遍接受的分类原则 生物系统学(systematics)
第一节 进化的测量指征 70年代以前，生物类群间的亲缘关系判断的主要根据： 形态结构、 生理生化、 行为习性，等等 少量的化石资料 表型特征： 一、进化指征的选择
第一节 进化的测量指征 70年代以前，生物类群间的亲缘关系判断的主要根据： 形态结构、 生理生化、 行为习性，等等 少量的化石资料 表型特征： 一、进化指征的选择
原核生物的特点： 形体微小、 结构简单、 缺少有性繁殖过程， 化石资料凤毛麟角
原核生物的特点： 形体微小、 结构简单、 缺少有性繁殖过程， 化石资料凤毛麟角
b）形态特征在不同类群中进化速度差异很大，仅 根据形态推断进化关系往往不准确； 根据形态学特征推断微生物之间的亲缘关系的缺点： a）由于微生物可利用的形态特征少，很难把所有 生物放在同一水平上进行比较； 虽然根据少量表型特征来推测各类微生物的亲缘 关系而提出的许多分类系统，都随着时间的推移 而不断地被否定了
b）形态特征在不同类群中进化速度差异很大，仅 根据形态推断进化关系往往不准确； 根据形态学特征推断微生物之间的亲缘关系的缺点： a）由于微生物可利用的形态特征少，很难把所有 生物放在同一水平上进行比较； 虽然根据少量表型特征来推测各类微生物的亲缘 关系而提出的许多分类系统，都随着时间的推移 而不断地被否定了
六、七十年代： 分析和比较生物大分子的结构特征，特别是 蛋白质、RNA和DNA这些反映生物基因组特征 的分子序列，作为判断各类微生物乃至所有 分子计时器(molecular chronometers) 进化钟(evolutionary clock)
六、七十年代： 分析和比较生物大分子的结构特征，特别是 蛋白质、RNA和DNA这些反映生物基因组特征 的分子序列，作为判断各类微生物乃至所有 分子计时器(molecular chronometers) 进化钟(evolutionary clock)
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。 1. 生物大分子作为进化标尺依据 a）在两群生物中，如果同一种分子的序列差异很大时， -进化距离远，进化过程中很早就分支了。 b）如果两群生物同一来源的大分子的序列基本相同， -处在同一进化水平上
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。 1. 生物大分子作为进化标尺依据 a）在两群生物中，如果同一种分子的序列差异很大时， -进化距离远，进化过程中很早就分支了。 b）如果两群生物同一来源的大分子的序列基本相同， -处在同一进化水平上
2. 作为进化标尺的生物大分子的选择原则 1）在所需研究的种群范围内，它必须是普遍存在的。 2）在所有物种中该分子的功能是相同的。 3）为了鉴定大分子序列的同源位置或同源区，要求所 选择的分子序列必须能严格线性排列，以便进行进 一步的分析比较。 4）分子上序列的改变（突变）频率应与进化的测量尺 度相适应。 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. 作为进化标尺的生物大分子的选择原则 1）在所需研究的种群范围内，它必须是普遍存在的。 2）在所有物种中该分子的功能是相同的。 3）为了鉴定大分子序列的同源位置或同源区，要求所 选择的分子序列必须能严格线性排列，以便进行进 一步的分析比较。 4）分子上序列的改变（突变）频率应与进化的测量尺 度相适应。 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