現(xiàn)代動(dòng)物分類學(xué)導(dǎo)論
定 價(jià)：30 元
叢書名：普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材
- 作者：謝強(qiáng)等編著
- 出版時(shí)間：2012/3/1
- ISBN：9787030338068
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：Q959
- 頁碼：211
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
正如人類社會(huì)在各方面的進(jìn)步一樣，科學(xué)技術(shù)各領(lǐng)域在近20年來所呈現(xiàn)出的面貌是加速發(fā)展而不只是發(fā)展，動(dòng)物分類學(xué)也是如此。雖然動(dòng)物分類工作者并未普遍認(rèn)為這個(gè)領(lǐng)域近年來發(fā)生了革命性的變化，但是各個(gè)方向上不同程度進(jìn)展的總和卻是驚人的。如何使初學(xué)者能夠更快地了解動(dòng)物分類學(xué)的全貌與現(xiàn)狀，并有效率地開展工作，這是一個(gè)挑戰(zhàn)。本書以“新技術(shù)為分類學(xué)所用”為原則，整理了動(dòng)物分類學(xué)的傳統(tǒng)內(nèi)容，系統(tǒng)性地介紹了分子系統(tǒng)學(xué)等新技術(shù)方面的基本內(nèi)容，同時(shí)非常重視這兩部分內(nèi)容之間的聯(lián)系，并對(duì)一些重點(diǎn)內(nèi)容展開論述。
本書可作為動(dòng)物學(xué)相關(guān)專業(yè)的研究生和生物科學(xué)高年級(jí)本科生以及相關(guān)領(lǐng)域工作者的參考書。
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本書以“新技術(shù)為分類學(xué)所用”為原則, 整理了動(dòng)物分類學(xué)的傳統(tǒng)內(nèi)容, 系統(tǒng)性地介紹了分子系統(tǒng)學(xué)等新技術(shù)方面的基本內(nèi)容, 同時(shí)非常重視這兩部分內(nèi)容之間的聯(lián)系, 并對(duì)一些重點(diǎn)內(nèi)容展開論述。
目錄
序一
序二
前言
第一部分 動(dòng)物分類學(xué)初步
第1章 動(dòng)物分類學(xué)簡(jiǎn)史 3
1.1 林奈之前 4
1.2 林奈與布豐 6
1.3 拉馬克與居維葉及其他學(xué)者 7
1.4 達(dá)爾文與華萊士 8
1.5 邁爾與亨尼希 9
1.6 分支分類學(xué)派、進(jìn)化分類學(xué)派與數(shù)值分類學(xué)派 11
1.7 今天的動(dòng)物分類學(xué) 12
第2章 系統(tǒng)學(xué)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)、樣本采集與保存 l4
2.1 針對(duì)問題的形態(tài)特征或分子標(biāo)記選取 14
2.1.1 種群結(jié)構(gòu)研究 14
2.1.2 種間界限與種群間雜交研究 15
2.1.3 高級(jí)階元系統(tǒng)發(fā)育研究 15
2.2 針對(duì)類群行為特點(diǎn)的采集方法 16
2.2.1 采集策略 16
2.2.2 采集方法 16
2.3 針對(duì)個(gè)體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的保存方法 19
第二部分 動(dòng)物分類學(xué)的經(jīng)典內(nèi)容和α分類的新內(nèi)容
第3章 《國(guó)際動(dòng)物命名法規(guī)》第四版概述 23
3.1雙名法及若干相關(guān)問題 24
3.2 《法規(guī)》對(duì)于電子出版物的態(tài)度 24
3.3 可用名 25
3.4 優(yōu)先權(quán)和有效名 26
3.5 各階元的名稱構(gòu)成及使用 27
3.5.1 科級(jí)分類單元 27
3.5.2 屬級(jí)分類單元 27
3.5.3 種級(jí)分類單元 28
3.6異名關(guān)系 30
3.7 同名關(guān)系 31
3.8模式 33
3.8.1 科級(jí)分類單元 33
3.8.2 屬級(jí)分類單元 34
3.8.3 種級(jí)分類單元 36
3.9展望 38
第4章 動(dòng)物分類學(xué)的經(jīng)典工作內(nèi)容 40
4.1 鑒定 40
4.2 描述、繪圖和照相 42
4.3 修訂及新命名分類單元的記述 43
4.4 階元層級(jí)與分類系統(tǒng) 44
4.5 檢索表 45
4.6 地理分布 46
第5章 形態(tài)學(xué)新技術(shù)的引入 48
5.1 數(shù)字化繪圖 48
5.2 電子顯微鏡 50
5.3 激光共聚焦顯微鏡 52
5.4 微型斷層掃描 54
5.5 幾何形態(tài)學(xué) 55
5.6全形態(tài) 56
5.7 分類學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代 57
第6章 無法統(tǒng)一的物種概念 60
6.1 生物學(xué)類的物種概念 62
6.2 生物學(xué)物種概念在現(xiàn)實(shí)中的困難 62
6.3 系統(tǒng)發(fā)育類的物種概念 63
第7章 分子鑒定：DNA條形編碼 68
7.1 標(biāo)記的選定 69
7.2 鑒定的算法 72
7.3 結(jié)果的采用 72
7.4 BOLD數(shù)據(jù)庫規(guī)范簡(jiǎn)介 73
7.4.1 項(xiàng)目立項(xiàng)的規(guī)范 73
7.4.2 數(shù)據(jù)提交的規(guī)范 73
7.5 DNA條形碼能否助力譜系物種概念和譜系命名法規(guī)？ 74
7.5.1 譜系命名法規(guī)概述 74
7.5.2 Barcoding、PSC和Phylocode 75
7.6 轉(zhuǎn)基因生物與合成生物學(xué) 76
第三部分 生物地理學(xué)概述
第8章 物種形成：種群遺傳和地理 81
8.1 種化方式與地理之間的關(guān)系 81
8.2 種群遺傳分異與生態(tài)因素的協(xié)同 83
8.3 種群遺傳動(dòng)態(tài) 83
第9章 物種地理分布格局：地質(zhì)與生態(tài) 87
9.1 物種分異與地質(zhì)歷史的協(xié)同 87
9.1.1 第四紀(jì)及其之前的歷史梗概 87
9.1.2 第四紀(jì)冰期與間冰期 90
9.1.3 人類的擴(kuò)散遷移及其影響 92
9.2 階元級(jí)別與分布格局形成機(jī)制的解釋 96
9.2.1 擴(kuò)散理論 96
9.2.2 泛生物地理學(xué) 96
9.2.3 分支生物地理學(xué) 97
9.3 生態(tài)因子對(duì)物種分布的限制 99
第四部分 系統(tǒng)發(fā)育
第10章 系統(tǒng)發(fā)育系統(tǒng)學(xué)與分支分析 105
10.1 相似與同源 105
10.2 類群相關(guān)概念 106
10.3 特征相關(guān)概念 107
10.3.1 性狀選取與性狀狀態(tài) 107
10.3.2 性狀評(píng)價(jià)與性狀加權(quán) 108
10.3.3 性狀的區(qū)分 109
10.4 樹圖相關(guān)概念 109
10.4.1 Hennig論證 110
10.4.2 筒約原則與樹長(zhǎng) 110
10.4.3 樹的搜索 111
10.4.4 樹的合意 112
10.4.5 樹的評(píng)價(jià)與檢驗(yàn) 112
10.4.6 若干問題 113
10.5 主干種 114
10.6 分支圖與分類系統(tǒng) 115
10.6.1 Hennig的同等級(jí)別法 116
10.6.2 Wilev等(1991)提出的三個(gè)規(guī)則 116
10.6.3 9個(gè)約定 116
10.7 樹的其他用途 117
10.8 分子系統(tǒng)發(fā)育 117
10.9 不同信息來源結(jié)果的整合 119
10.9.1 古DNA和古蛋白質(zhì) 119
10.9.2 超級(jí)樹 120
10.10 基于形態(tài)信息與基于分子信息的分支分析研究 121
第11章 分子系統(tǒng)學(xué)的實(shí)驗(yàn)部分 128
11.1 核酸提取 129
11.1.1 DNA的提取 130
11.1.2 線粒體基因組的純化分離 134
11.1.3 RNA的提取 135
11.2 PCR技術(shù)、純化回收與克隆 137
11.2.1 一般的PCR 139
11.2.2 巢式PCR 141
11.2.3 增效PCR 142
11.2.4 TAIIL-PCR 142
11.2.5 反轉(zhuǎn)錄PCR 143
11.2.6 長(zhǎng)PCR 144
11.2.7 純化回收與克隆 145
11.3 序列測(cè)定與拼接和申報(bào) 147
11.3.1 Sanger法測(cè)序原理 147
11.3.2 短片段直接測(cè)序 148
11.3.3 高通量測(cè)序 148
11.3.4 單分子測(cè)序 150
11.3.5 序列拼接和申報(bào) 151
第12章 分子系統(tǒng)學(xué)的生物信息學(xué)部分 153
12.1 序列數(shù)據(jù)庫建立 153
12.1.1 序列數(shù)據(jù)的收集 153
12.1.2 標(biāo)本信息與序列信息的整合 153
12.2 序列格式與轉(zhuǎn)換 154
12.2.1 序列格式類型 154
12.2.2 常用的轉(zhuǎn)換軟件 155
12.3 線粒體基因組分析 155
12.3.1 動(dòng)物線粒體基因組簡(jiǎn)況 156
12.3.2 蛋白質(zhì)編碼基因、rDNA和tRNA 156
12.4 EST與核基因組分析 156
12.4.1 EST 157
12.4.2 核基因組 158
12.5 短片段序列比對(duì) 160
12.5.1 短片段序列比對(duì)的一般方案 161
12.5.2 空位的問題以及POY軟件所做的比對(duì) 163
12.5.3 蛋白質(zhì)編碼基因的手工比對(duì) 163
12.6 rRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用 164
12.6.1 RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)模型的手動(dòng)構(gòu)建 164
12.6.2 RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)運(yùn)算與結(jié)果合意 165
12.6.3 tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用 165
12.6.4 rDNA內(nèi)含子與長(zhǎng)度變異區(qū)段 165
12.6.5 基于rRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的rDNA手工比對(duì) 167
12.6.6 長(zhǎng)度變異和插入缺失作為共有衍征 167
第13章 分子系統(tǒng)學(xué)的建樹原則與算法 175
13.1 最大簡(jiǎn)約法真的缺少模型么？ 175
13.1.1 最大簡(jiǎn)約法與優(yōu)化式簡(jiǎn)約 177
13.1.2 布萊默支持指數(shù) 178
13.2 最大似然法與進(jìn)化模型 179
13.2.1 似然原則與最大似然法 179
13.2.2 分子序列進(jìn)化模型的類型 180
13.2.3 堿基替換模型的確定 180
13.2.4 rRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)中的堿基對(duì)替換模型 181
13.2.5 氨基酸替換模型 183
13.3 貝葉斯分析及其并行化 183
13.3.1 實(shí)現(xiàn)貝葉斯分析的原理 184
13.3.2 貝葉斯分析的并行化 186
13.4 數(shù)據(jù)不相合性檢測(cè) 187
13.5 系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差 188
13.6 個(gè)老套卻仍然現(xiàn)實(shí)的問題：聯(lián)合還是合意？ 189
第五部分 形態(tài)進(jìn)化的分子系統(tǒng)學(xué)思考
第14章 分子鐘與中性進(jìn)化 197
14.1 分子鐘 197
14.1.1 模型與檢驗(yàn) 197
14.1.2 在形態(tài)進(jìn)化研究中的應(yīng)用 198
14.2 中性進(jìn)化 198
14.2.1 模型與檢驗(yàn) 198
14.2.2 在形態(tài)進(jìn)化研究中的應(yīng)用 200
第15章 進(jìn)化發(fā)育：分子與形態(tài)之間的橋梁 202
15.1 生物發(fā)生律與馮貝爾法則 202
15.2 動(dòng)物身體模式的建成 203
15.3 與局部形態(tài)相關(guān)的基因 205
15.4 無中生有：有希望的怪物 206
15.5 有中生有：結(jié)構(gòu)演化與新功能 206
15.6 表觀遺傳 207
15.7 個(gè)體發(fā)育與系統(tǒng)發(fā)育 207
15.8 發(fā)育或形態(tài)特征作為共有衍征 208
15.9 原位雜交簡(jiǎn)介 208
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第 1 章 動(dòng)物分類學(xué)簡(jiǎn)史
大體上講 ， 動(dòng)物分類學(xué)的主要工作內(nèi)容對(duì)于生物有機(jī)體本身而言包括兩個(gè)部分 ： 一 個(gè)是關(guān)于物種之間的界線劃分；另一個(gè)是關(guān)于種上分類單元在歷史上的分支關(guān)系 ， 并基 于分支關(guān)系建立分類系統(tǒng) 。 當(dāng)然 ， 不依據(jù)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系也能建立分類系統(tǒng)，正如分類學(xué) 歷史上分類系統(tǒng)工作的出現(xiàn)與分類階元層級(jí)的出現(xiàn)相伴而生 ， 要早于系統(tǒng)發(fā)育研究 。 但 是自從 20世紀(jì)中后期系統(tǒng)發(fā)育系統(tǒng)學(xué)的思想不斷深入人心之后 ， 現(xiàn)在分類學(xué)工作者都 認(rèn)可，符合自然歷史的分類系統(tǒng)不應(yīng)該與人們對(duì)相應(yīng)類群系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的認(rèn)識(shí)相矛盾 。
邁爾教授在 T he Grow th o f Biological T hought 一書中說 ， “基于分類學(xué)的研究 ，‘這些有時(shí)被非正式地稱作 α 、 β 、 γ 分類學(xué) 。 α 分類學(xué)屬于物種的描述和命名的水平 ， β分類學(xué)則將這些物種安排于包括了較低級(jí)和較高級(jí)分類階元的自然系統(tǒng)中 ， 而 γ 分類學(xué) . . 是進(jìn)化的研究’ （Mayr et al.，1953） 。 實(shí)際上 ， α 和 β 水平的工作是同時(shí)進(jìn)行的 ， 它們屬于同一階段 ， 而 γ 分類學(xué)不是嚴(yán)格意義上的分類學(xué)。假如認(rèn)識(shí)到分類學(xué)是由兩個(gè) 領(lǐng)域組成的 ， 就會(huì)更好地理解分類學(xué)的歷史 ： 小分類學(xué) （microtaxonomy） ，涉及識(shí)別和界定生物種類 （物種） 的方法和原理 ； 大分類學(xué) （macrotaxonomy） ， 涉及劃分 （以分類形式排列）生物種類的方法和原理 。 而整個(gè)分類學(xué) （比系統(tǒng)學(xué)更狹窄） 被定義為 ‘界定和劃分生物種類的理論與實(shí)踐 （Simpson，1961 ；Mayr ，1969）’ 。”
在曾經(jīng)主要依據(jù)形態(tài)和解剖特征進(jìn)行分類學(xué)工作的時(shí)代 ， 關(guān)于物種的工作似乎相對(duì) 簡(jiǎn)單 ， 而關(guān)于分類系統(tǒng)的工作則相對(duì)難以進(jìn)行。尤其是對(duì)于在數(shù)量上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的節(jié)肢 動(dòng)物而言 ， 生殖節(jié)解剖上的差異被等效為生物學(xué)物種概念 （biological speciesconcept ， BSC） 中的 “生殖隔離” 原則 ， 因而在解剖一定數(shù)量個(gè)體 （更多的時(shí)候是雄性個(gè)體） 的 生殖節(jié)、并發(fā)現(xiàn)其中差異的基礎(chǔ)上 ， 結(jié)合若干其他形態(tài)或解剖特征 ， 即可建立或修訂物 種的名稱與分類地位 。
然而相比之下 ， 分類系統(tǒng)與系統(tǒng)發(fā)育研究工作中的爭(zhēng)議則難以消除 ， 而且工作效果 常不夠理想 。 這里面可能有這樣一些因素。一個(gè)是物種之間界限的劃定一般可以較為直 觀地進(jìn)行定性 ， 而這在建立或變更分類系統(tǒng)的研究中不大行得通 。 關(guān)于分類系統(tǒng)的問 題，往往是不同的專家傾向于依據(jù)不同的形態(tài)特征建立分類系統(tǒng) ， 無法互相說服 ， 甚至 很難提出解決爭(zhēng)議的原則 。 事實(shí)上，這其中更深層次的原因是 ， 在親緣關(guān)系較近的物種 之間對(duì)生殖節(jié)差異進(jìn)行定性的過程中 ， 更容易判斷結(jié)構(gòu)之間的同源性 ，并且更多的是進(jìn)行兩兩比較 。 對(duì)于所比較的兩個(gè)或多個(gè)生殖節(jié)解剖構(gòu)造 ， 是選擇看上去更為近似的進(jìn)行 比較 ，而不是直接指向相應(yīng)物種之間的親緣關(guān)系。 這里面所使用的原則多少帶有 “相 似” 的成分 ， 而不完全是嚴(yán)格基于共有衍征（synapomorphy） 基礎(chǔ)之上的 “同源” 。 關(guān) 于相似與同源的問題 ， 會(huì)在第 10 章進(jìn)一步介紹 。 遺憾的是 ，對(duì)于這兩者差異的追究并 不能夠有效改善工作效果 。原因在于 ， 系統(tǒng)發(fā)育系統(tǒng)學(xué)的思想體系與分支分析的方法體系雖然在邏輯和方法論上相當(dāng)完備 ， 但是卻受到了形態(tài)特征信息量的限制 。也就是說 ，另一個(gè)非常重要的因素是 ，形態(tài)特征能夠提供用以進(jìn)行分支分析的信息量往往相對(duì)于生 物大分子信息少很多 ，這在很大程度上限制了分支分析方法的表現(xiàn) 。
當(dāng)分子序列的信息被應(yīng)用到分類學(xué)研究中后 ， 情況似乎發(fā)生了微妙的變化 。 對(duì)于高 級(jí)階元分子系統(tǒng)發(fā)育而言 ， 性狀 ，或者說特征， 其數(shù)量不再是問題 ， 甚至對(duì)于細(xì)菌 、 古 菌和真核生物三個(gè)類群之間的關(guān)系問題都已找到大量的同源特征 ； 此外 ，對(duì)于序列來 說， 可以有很好的數(shù)學(xué)模型對(duì)其進(jìn)化改變進(jìn)行描述 。 然而對(duì)于物種之間的界限問題 ， 人 們卻發(fā)現(xiàn)，序列在特征數(shù)量上的解放作用沒有從根本上解決問題 ， 甚至于可以說帶來了 很多新的問題 。 為什么呢？因?yàn)樯飳W(xué)物種概念雖然對(duì)于原核生物 、 原生生物 、 植物和 真菌來說很難適用 ， 但是對(duì)于動(dòng)物來說 ， 還是普遍適用的。對(duì)于昆蟲等節(jié)肢動(dòng)物來說 ， 生殖隔離的物種界限判定原則被等效為生殖節(jié)構(gòu)造的差異 ， 其合理性較好 ，在全世界的學(xué)者中間有著相當(dāng)高的認(rèn)可度 。 而分子序列所揭示的遺傳距離與生殖隔離之間沒有必然 的聯(lián)系，生殖隔離的確認(rèn)還是要通過結(jié)合雌雄個(gè)體相互識(shí)別 、 雜交實(shí)驗(yàn) ， 以及行為 、 生 態(tài) 、 地理分布 、 種群遺傳、形態(tài)和生殖器官等方面的差異進(jìn)行綜合判斷 ， 只有序列是遠(yuǎn) 遠(yuǎn)不夠的 。 或許正是出于這樣的原因 ， 脊椎動(dòng)物因物種數(shù)量較少、個(gè)體體型較大 ， 所以 得到了更多綜合性的研究 ， 而占動(dòng)物絕大多數(shù)的無脊椎動(dòng)物 ， 所獲得的綜合性研究則相 對(duì)少得多。除了物種數(shù)量巨大分散了研究者的研究精力之外 ， 個(gè)體較小 、 顏色較暗 、 生 活隱蔽、生態(tài)位細(xì)分都造成了野外觀察和實(shí)驗(yàn)室研究的巨大障礙 ， 使得人們對(duì)大量無脊 椎動(dòng)物的生物學(xué)知識(shí)遠(yuǎn)不及對(duì)脊椎動(dòng)物的認(rèn)識(shí)那么豐富。因此這時(shí) ， 若形態(tài)學(xué)等其他方 法的效果不夠理想 ， 分子序列本身解決問題的能力并不更強(qiáng) ， 成了 Edward O. Wilson所謂的 “無助的巨人” （helpless giant） 。
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