[科普中国]-生物分类学

生物分类学通常直接称分类学（英语：taxonomy），是一门研究生物类群间的异同以及异同程度，阐明生物间的亲缘关系、基因遗传、物种进化过程和发展规律的基础科学。要将生物分类，首先要知道生物与非生物的定义，但是我们似乎没有办法准确定义，以病毒来说，虽然可在其他生物体内寄生并复制，但在生物体外却没有一般生物的特征如制造或摄取营养，生殖等现象。又如引起疯牛病的朊粒(prion)可以造成感染却无DNA成分，一直以来，DNA被视为生命遗传物质，经由与RNA的转录转译过程, 形成蛋白质，再进一步形成组成细胞的各个部分，如细胞膜、胞器等，而细胞则是我们长久以来所认为组成生命体的最小单位。

这种分类应该反映不同生物体间的进化树关系。分类学把生物划分为不同的群，而系统学试图寻找生物之间的关系。占主导地位的分类法是林奈氏分类系统（Linnaean），它包括一个属名和种加词。

概念最流行的分类是五界系统。首先根据核膜结构有无，将生物分为原核生物和真核生物两大类。原核生物为一界。真核生物根据细胞多少进一步划分，由单细胞或多细胞组成的某些生物归入原生生物界（Kingdom Protista）。余下的多细胞真核生物又根据它们的营养类型分为植物界（Kingdom Plantae），光合自养；真菌界（Kingdom Fungi），腐生异养；动物界（Kingdom Animalia），异养。

五界系统反映了生物进化的三个阶段和多细胞阶段的三个分支，是有纵有横的分类。它没有包括非细胞形态的病毒在内，也许是因为病毒系统地位不明之故。它的原生生物界内容庞杂，包括全部原生动物和红藻、褐藻、绿藻以外的其他真核藻类，包括了不同的动物和植物。

分类系统是阶元系统，通常包括七个主要级别：界、门、纲、目、科、属、种。种（物种）是基本单元，近缘的种归合为属，近缘的属归合为科，科隶于目，目隶于纲，纲隶于门，门隶于界。

随着研究的进展，分类层次不断增加，单元上下可以附加次生单元，如总纲（超纲）、亚纲、次纲、总目（超目）、亚目、次目、总科（超科）、亚科等等。此外，还可增设新的单元，如股、群、族、组等等，其中最常设的是族，介于亚科和属之间。1

历史人类在很早以前就能识别物类，给以名称。汉初的《尔雅》把动物分为虫、鱼、鸟、兽4类：虫包括大部分无脊椎动物；鱼包括鱼类、两栖类、爬行类等低级脊椎动物及鲸和虾、蟹、贝类等，鸟是鸟类；兽是哺乳动物。这是中国古代最早的动物分类，四类名称的产生时期看来不晚于西周。这个分类，和林奈的六纲系统比较，只少了两栖和蠕虫两个纲。古希腊哲学家亚里士多德采取性状对比的方法区分物类，如把热血动物归为一类，以与冷血动物相区别。他把动物按构造的完善程度依次排列，给人以自然阶梯的概念。

17世纪末，英国植物学者雷曾把当时所知的植物种类，作了属和种的描述，所著《植物研究的新方法》是林奈以前的一本最全面的植物分类总结，雷还提出“杂交不育”作为区分物种的标准。

近代分类学诞生于18世纪，它的奠基人是瑞典植物学者林奈。林奈为分类学解决了两个关键问题：第一是建立了双名制，每一物种都给以一个学名，由两个拉丁化名词所组成，第一个代表属名，第二个代表种名。第二是确立了阶元系统，林奈把自然界分为植物、动物和矿物三界，在动植物界下，又设有纲、目、属、种四个级别，从而确立了分类的阶元系统。

每一物种都隶属于一定的分类系统，占有一定的分类地位，可以按阶元查对检索。林奈在1753年印行的《植物种志》和1758年第10版《自然系统》中首次将阶元系统应用于植物和动物。这两部经典著作，标志着近代分类学的诞生。

林奈相信物种不变，他的《自然系统》没有亲缘概念，其中六个动物纲是按哺乳类、鸟类、两栖类、鱼类、昆虫、蠕虫的顺序排列的。拉马克把这个颠倒了的系统拨正过来，从低级到高级列成进化系统。他还把动物区分为脊椎动物和无脊椎动物两类，并沿用至今。

由于拉马克的进化观点在当时没有得到公认，因而对分类学影响不大。直到1859年，达尔文的《物种起源》出版以后，进化思想才在分类学中得到贯彻，明确了分类研究在于探索生物之间的亲缘关系，使分类系统成为生物系谱——系统分类学由此诞生。2

基本内容种和属的学名后常附命名人姓氏，以标明来源，便于查找文献。变种学名亦采取三名制，分类名称要求稳定，一个属或种（包括种下单元）只能有一个学名。一个学名只能用于一个对象（或种），如果有两个或多个对象者，便是“异物同名”，必须于其中核定最早的命名对象，而其他的同名对象则另取新名。这叫做“优先律”，动物和植物分类学界各自制订了《命名法规》，所以在动物界和植物界间不存在异物同名问题。“优先律”是稳定学名的重要措施。优先律的起始日期，动物是1758年，植物是1820年，细菌则起始于1980年1月1日。

鉴定学名是取得物种有关资料的手段，即使是前所未知的新种类，只要鉴定出其分类隶属，亦可预见其一定特征。分类系统是检索系统，也是信息存取系统。许多分类著作，如基于区系调查的动植物志，记述某一国家或地区的动植物种类情况，作为基本资料，都是为鉴定、查考服务的。

物种指一个动物或植物群，其所有成员在形态上极为相似，以至可以认为他们是一些变异很小的相同的有机体，它们中的各个成员间可以正常交配并繁育出有生殖能力的后代，物种是生物分类的基本单元，也是生物繁殖的基本单元。

物种概念反映时代思潮。在林奈时代，人们相信物种是不变的，同种个体符合于同一“模式”。模式概念渊源于古希腊哲学的古老的概念，应用到整个分类系统，概念假定所有阶元系统中的各级物类单元，都各自符合于一个模式。

物种的变与不变曾经是进化论和特创论的斗争焦点，是势不两立的观点。但是，分类学的事实说明，每一物种各有自己的特征，没有两个物种完全相同；而每个物种又保持一系列祖传的特征，据之可以决定其界、门、纲目、科、属的分类地位，并反映其进化历史。

分类工作的基本内容是区分物种和归合物种，前者是种级和种下分类，后者是种上分类。种群概念提高了种级分类水平，改进了种下分类，其要点是以亚种代替变种。亚种一般是指地理亚种，是种群的地理分化，具有一定的区别特征和分布范围。亚种分类反映物种分化突出了物种的空间概念。

变种这一术语过去用得很杂，有的指个体变异，有的指群体类型，意义很不明确，在动物分类中已废除不用。在植物分类中，一般用以区分居群内部的不连续变体。生态型是生活在一定生境而具有一定生态特征的种内类型，常用于植物分类。人工选育的动植物种下单元称为品种。

由于种内、种间变异错综复杂，分类学者对种的划分有时分歧很大。根据外部形态的异同程度作为划分物种依据而划分的称为形态种，由于对各种形态特征的重要性认识不一，使划分的种因人而异，尤其是分类学者对某些特征的“加权”常使它们比其他特征更具重要性，而造成主观偏见。

一个物种或物类，以至整个植物界和动物界，都有自己的历史。研究系统发育就是探索种类之间历史渊源，以阐明亲缘关系，为分类提供理论依据。尽管在分类学派中有综合（进化）分类学、分支系统学和数值分类学三大流派，但在其基本原理上都有许多共同之处，不过各自强调不同的方面而已。

特征对比是分类的基该方法。所谓对比是异同的对比：“异”是区分种类的根据，“同”是合并种类的根据。分析分类特征，首先要考虑反映共同起源的共同特征。但有同源和非同源的不同。例如鸟类的翼和兽类的前肢是同源器管，可以追溯到共同的祖先，是“同源特征”。恒温在鸟兽是各别起源，并非来自共同祖先，是“非同源特征”。系统分类采用同源特征，不取非同源性状。

林奈把生物分为两大类群：固着的植物和行动的动物。两百多年来，随着科学的发展，人们逐渐发现，这个两界系统存在着不少问题，但直到20世纪50年代，仍为一般教本所遵从，基本没有变动。

最初的问题产生于中间类型，如眼虫综合了动植物两界的双重特征，既有叶绿体而营光合作用，又能行动而摄取食物。植物学者把它们列为藻类，称为裸藻；动物学者把它们列为原生动物，称为眼虫。中间类型是进化的证据，却成为分类的难题。

为了解决这个难题，在19世纪60年代，人们建议成立一个由低等生物所组成的第三界，取名为原生生物界，包括细菌、藻类、真菌和原生动物。这个三界系统解决了动植物界限难分的问题，但未被接受，整整100年后，直到20世纪50年代，才开始流行了一段时间，为不少教科书所采用。

生命的历史经历了几个重要阶段，最初的生命应是非细胞形态的生命，当然，在细胞出现之前，必须有个“非细胞”或“前细胞”的阶段。病毒就是一类非细胞生物，只是关于它们的来历，是原始类型，还是次生类型，仍未定论。

从非细胞到细胞是生物发展的第二个重要阶段。早期的细胞是原核细胞，早期的生物称为原核生物（细菌、蓝藻）。原核细胞构造简单；没有核膜，没有复杂的细胞器。

从原核到真核是生物发展的第三个重要阶段。真核细胞具有核膜，整个细胞分化为细胞核和细胞质两个部分：细胞核内具有复杂的染色体装置，成为遗传中心；细胞质内具有复杂的细胞器结构，成为代谢中心。由核质分化的真核细胞，其机体水平远远高出于原核细胞。

从单细胞真核生物到多细胞生物是生命史上的第四个重要阶段。随着多细胞体形的出现，发展了复杂的组织结构和器官系统，最后产生了高级的被子植物和哺乳动物。

植物、菌类和动物组成为生态系统的三个环节。绿色植物是自养生物，是自然界的生产者。它们通过叶绿素进行光合作用，把无机物质合成有机养料，供应自己，又供应异养生物。菌类是异养生物，是自然界的分解者。它们从植物得到食料，又把有机食料分解为无机物质，反过来为植物供应生产原料。动物亦是异养生物，它们是消费者，是地球上最后出现的一类生物。

即使没有动物，植物和菌类仍可以存在，因为它们已经具备了自然界物质循环的两个基本环节，能够完成循环过程中合成与分解的统—。但是，如果没有动物，生物界不可能这样丰富多彩，更不可能产生人类。植物、菌类和动物代表生物进化的三条路线或三大方向。2

具体分类域

（英文：Domain）

（生物）

生物科学分类法中最高的类别。所有生物原分为两域：没有细胞核的生物（细菌和古细菌）被分入原核生物域，其他为真核生物域。1970年代Carl Woese发现细菌和古细菌应分为两域，因在以下方面很不相同：

细胞壁结构和化学性质 细胞膜结构 新陈代谢功能原核生物

原核生物

（原核生物域）

原核生物是一些由无细胞核的细胞组成的单细胞或多细胞的低等生物。主要包括细菌、支原体和植物中的蓝藻门。一般没有细胞内膜，没有染色体和细胞核膜。一般以为地球上最早的生命是原核生物，和现存的古细菌相似。原核生物化石已经在很老的岩石里发现了。也曾有人说在一个火星来的陨石里也发现了原核生物的化石，但是不很可信。

原核细胞基本上没有膜包细胞器。

原核生物和真核生物的细胞壁：

⒈细菌细胞的质膜外有细胞壁,重量约占细胞干重的10%～20%。其主要成分是肽聚糖。此外，有的细菌的细胞壁还有胞壁酸和特殊的脂类化合物。

细菌的细胞壁有以下功能：

⑴保护细胞，能承受相当大的压力，如革兰氏阳性菌，可承受2 kPa的压力。还能使细菌细胞不会由于细胞质浓度较高而破裂。

⑵保持细胞的固有形态。

⑶有过滤作用，如相对分子质量大于10 000的物质就不能通过。

⑷可为某些细菌的鞭毛运动提供可靠的支点。

⒉蓝藻的细胞壁的主要成分也是肽聚糖等，此外还含有氨基酸和胞壁肽氨基酸。

⒊真核生物植物细胞的细胞壁是具有一定硬度和弹性的固体结构。其主要成分是纤维素（在初生壁上还有半纤维素和果胶质），它形成了细胞壁的网状框架。在电子显微镜下可以看到这种框架是由微纤丝系统组成。在完整的壁上，在微纤丝之间的空间，可以由其他物质所填充。

纤维素分子是由8 000～15 000个葡萄糖基（C6H10O5）通过糖苷键相互连接而成的多聚链，链间葡萄糖的羟基之间极易形成氢键。纤维素分子束聚集成为较大的单位──微纤丝，进而再聚集成较粗的纤丝──大纤丝。使得完整的纤维具有高度不溶于水的性质。使细胞壁牢固并具有一定形状。

在细胞的生长分化过程中，细胞壁不仅可以扩展和加厚，并且可以由原生质（对植物细胞来说称原生质体）合成一些物质渗入到纤维素的细胞壁框架内，因而改变细胞壁的性质，使细胞壁完成一定的功能。例如，纤维素细胞壁的框架中添加了木质素而木质化，就增加细胞壁的硬度，增强细胞的支持力量。又如，在表面细胞壁中添加了角质（脂类化合物），使角质化的细胞壁透水性降低，增强了细胞壁防止水分损失的作用。栓质化（栓质为脂类物质）的细胞壁，增强了不透水、不透气的性能，增强了保护作用。水稻、小麦、玉米等作物的茎、叶表皮细胞发生硅质化（渗入了二氧化硅），使细胞壁硬度增加，加强了作物茎杆的支持作用，等等。细胞壁上有胞间连丝，这些胞间连丝较多地出现在细胞壁没有加厚的位置上，这有利于细胞间的物质交换。

真核生物

（真核生物域）

真核生物是所有单细胞或多细胞的、其细胞具有细胞核的生物的总称，它包括所有动、植物、真菌和被规入原生生物的单细胞生物。这些生物的共同点是它们的细胞内含有细胞核以及其它细胞器。此外它们的细胞具有细胞骨架来维持其形状和大小。所有的真核生物都是从一个类似于细胞核的细胞（胚胎、胞子等）发育出来的。其它细胞中没有细胞核的生物被通称为原核生物。真核生物的另一个特点是它们的细胞在制造蛋白质时可以用同一段染色体制造不同的蛋白质。这个功能在术语中被称为alternatives Splicing。

界

(Kingdom)

（生物）

很长一段时间里界是生物科学分类法中最高的类别。一开始人们只分动物和植物两界。微生物被发现后它们长时期被分入动物或植物界：好动的微生物被分入动物界，有色素（藻类）的或细菌被分为植物。有些甚至被同时放入两界。

后来没有细胞核的细菌被独立为一界，再后来真菌被分出植物界，也成为独立的一界。最后自立为界的是古细菌。

最新的基因研究发现这种分类法并不十分正确。因此人们引入了域作为生物最高的类别。现有的生物被分入真核生物域或原核生物域，没有细胞核的生物（细菌和古细菌）被分入原核生物。只有在真核生物中还有界的分法。真核生物中分四个界：原生生物界、真菌界、植物界和动物界。

动物

（动物界）

动物是相对于植物的生物。动物不能以光合作用来生存，只能靠吃植物或其他动物。一般口语中指的动物是所有不是人的动物，其实人类也是动物界的一种种类。

一般以为最早的动物是在4.5亿-5亿年前出现的。海绵动物门出现比较早，和别种大不一样。海绵有不同种类的细胞，但是细胞不分组为不同功能。

哺乳动物是脊椎动物亚门下的一个纲，其拉丁文学名是Mammalia，其含意是乳房的意思。中文学名称为哺乳纲。除六种最原始的哺乳动物外所有的哺乳动物都是直接生仔的。全世界一共有估计4000种左右哺乳动物。

植物界

植物比我们看上去要更难下一个准确的定义。虽然植物学家表述了一个植物界，但是定义植物界的界限要比通常的"植物"的定义要困难的多。我们试图把植物理解成一种多细胞的、真核的有机物，没有感觉器官以及自主运动并由根、茎和叶组成（如果完整的话）。但是，从生物学上，只有导管植物有"根、茎和叶"。但是公平一点说，导管植物也是我们每天都接触到的植物。

真菌界

粘菌门 真菌界粘菌纲 集孢粘菌纲 根肿菌纲 真菌门 藻状菌纲 子囊菌纲 担子菌纲 半知菌纲

林奈氏分类系统知识存在于比较分类之间。对生物的分类叫做系统学（systematics）或分类学（taxonomy），这种分类应该反映不同生物体间的进化树关系（evolutionary tree）。分类学把生物划分为不同的群，而系统学试图寻找生物之间的关系。占主导地位的分类法是林奈氏分类系统（Linnaean），它包括一个属名和种加词。关于如何为生物命名的原则有很多国际协议，例如《国际植物命名法规》（International Code of Botanical Nomenclature，简称ICBN）、《国际动物命名法规》（International Code of Zoological Nomenclature，简称ICZN）以及《国际细菌命名法规》（International Code of Nomenclature of Bacteria，简称ICNB）。第四版的生物命名法规（BioCode）草案在1997年出版，它试图在三个领域标准化命名，但还没有被正式采纳。《国际病毒命名和分类法规》（International Code of Virus Classification and Nomenclature，简称ICVCN）是不属于生物命名法规的。

生物分类学

传统上，生物被划分为五界，它是由Sahn等于1949年提出的：

原核生物界——原生生物界——真菌界——植物界——动物界

Copeland提出过四界说：

菌界（细菌和蓝藻）——原生生物界——植物界——动物界

也有人使用三域说。这种分类方法反映了细胞是否有核以及细胞膜和细胞壁的差异。

古细菌——真性细菌——真核生物

区别生物和非生物是困难的，因为存在一些细胞内的"寄生虫"（即"病毒"），而它们在细胞外并不表现出活跃的生命形式。

病毒——类病毒——朊病毒

在生物学中，双名法是为生物命名的标准。正如"双"所说的，为每个物中命名的名字有两部分构成：属名和种加词。属名通常大写，种加词则不用。在印刷时使用斜体。例如：Homo sapiens。通常属名可以缩写，例如E. coli。属名通常使用拉丁文名词，如果引用其它语言的名词，则必须拉丁化。种加词大多为形容词，也可以为名词的所有格或为同位名词。当形容词作种加词时，要求其性、数、格与属名一致。例如板栗Castanes millissima BL.,Castanes 栗属（阴性、单数、第一格）。

这个命名法的好处是，即使在不同的语言中一个物种有很多不同的命名，但是它们在科学上的命名都是唯一一致的。最理想的情况是，科学家在向其他科学家描述他们的工作时可以准确明白的表达他们想表达的物种。命名法试图稳定物种的命名，但是事实上并不是这样的：一些物种根据不同的分类法的不同分类和位置存在有几个名字，这取决于不同的看法。传统的可以根据命名法，新的发现可以根据分子系统发生。

林奈发明了这种分类，但是一个普遍的误解是他发明了双名法。事实上这个命名法可以上溯到Bauhins。林奈只是把它普及开来。

生物主要分类等级是门（phylum）、纲（class）、目（order）、科（family）、属（genus）、种（species）。种以下还有亚种（subspecies，缩写成subsp.），植物还有变种（variety，缩写成var.）。有时还有一些辅助等级，实在主要分类等级术语前加前缀超（super-）、亚（sub-）.在亚纲、亚目之下有时还分别设置次纲（infraclass）和次目（infraorder）等。

以大家熟知的Felis domesticus（家猫）这一种的名称为例，其分类系统和名称如下：

界 Animalia 动物界

门 Chordata 脊索动物门

亚门 Vertebrata 脊椎动物亚门

纲 Mammalia 哺乳纲

目 Carnivora 食肉目

科 Felidae 猫科

属 Felis 猫

种 Felis domesticus 家猫3

研究领域生物分类学是研究生物分类理论和方法的学科。

它包括分类、命名和鉴定三个领域。分类是根据生物的相似性和亲缘关系，将生物归入不同的类群（分类单元）；命名是根据国际生物命名法给生物分类单元以科学的名称；鉴定则是确定一种生物属于已经命名的分类单元的过程。因此，概括来说，生物分类学是对各类生物进行鉴定、分群归类，按分类学准则排列成分类系统，并对已确定的分类单元进行科学命名的学科。其目的是探索生物的系统发育及其进化历史，揭示生物的多样性及其亲缘关系，并以此为基础建立多层次的、能反映生物界亲缘关系和进化发展的“自然分类系统”。这样就有利于人们认识生物，了解各个生物类群之间的亲缘关系，从而掌握生物的生存和发展规律，为更广泛、更有效地保护和利用自然界丰富的生物资源提供方便。

生物分类学研究生物类群间的异同以及异同程度，阐明生物间的亲缘关系、进化过程和发展规律。3

本词条内容贡献者为:

胡芳碧 - 副教授 - 西南大学