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浅议生物分类之独特性

2021-11-02周长发马振兴

中学生物学 2021年8期
关键词:生物进化血亲同源

周长发 马振兴

(南京师范大学生命科学学院 江苏南京 210023)

人类认识自然、识别事物的首要方法就是对它们进行分类和命名。在所有分类方法或体系中,生物分类或对生物的分类最为独特,它与人们对无生命的日常事物(如书籍、食品、家具等)所进行的分类完全不同。然而,很多生物学教材甚至中小学生物学教科书在介绍常见生物种类、门类、特征以及多样性时,多将生物分类与其他分类混为一谈,未能强调生物分类的独特性、客观性,故有必要进行归纳与强调。生物分类的独特性集中体现在以下五方面。

1 自然分类

根据进化论,所有存在过的和现存的生物都源自单一的共同祖先。由这一远祖形成若干个后代,并由它们又不断形成新的物种和新的后代,如此不断往下、由古到今就形成了一个类似树枝状、群下分群的结构(图1),从而形成一个客观的、脱离人类主观意识之外的系统、现象或进化过程,即一个自然体系。达尔文说得好:“自然系统形成于优化传承!”人类对生物的分类,实际是在寻找或重现这一自然体系,而不是创造它。这与人们设计出一种体系或标准来分类商品完全不同。例如,人们可以根据商品的用途或生产厂家来分类同一批货物,从而可能得出完全不同的分类结果。而在生物分类时,人们无法也不能创造出任何一种标准或体系,只能根据自然形成的或进化形成的固有图像或过程来分类。简言之,生物分类所依据的自然体系是客观的,而人为创造的其他所有分类体系都是主观的。

图1 生物进化过程所形成的群下分群结构图解

2 血亲分类

生物是进化形成的,不同的生物之间都具有或远或近的共同祖先,从而形成不同的共祖近度或血亲关系的远近。在生物分类时,人们要尽可能根据血亲关系的远近将生物归属到不同的分类阶元层次和分类单元中去,以体现、展现或表达出它们之间的血亲关系。达尔文说“我必须更充分地解释我的意思:我相信将各类群、以与其他类群合适的从属层次和相互关系安排到各纲中,必须严格按照血亲关系以达自然。”而非生命的事物之间由于无血亲关系,就可以采用任何一种方法或标准进行分类,如颜色、大小、尺寸甚至条形码相似性等。这与生物分类所采用单一的血亲关系进行分类完全不同。总之,生物分类所依据的血亲关系是唯一的,而人为分类所依据的标准是多样变化的。

3 向下分类

生物进化的过程是这样的:由一个共同祖先分化出两个或多个后代,由它们再繁衍出更多的后代。一个共同祖先及其所有后代就形成一个支系或组成一个自然类群。在分类时,将这样的支系或类群分别处理为不同分类单元最符合进化的实际和过程。故在实际生物分类工作中,是要在尽力确定高级分类单元的前提下,再来区分下一层次的分类单元,即分类是由上至下的。例如,已有证据明确展示出,所有的脊椎动物都源自于同一共同祖先,它们组成脊椎动物亚门;从属于脊椎动物亚门的鸟类也因源自共同祖先又组成一个自然的、更小的分类单元——鸟纲;鸟纲以下,再区分出如鸡形目、雉科,直至到属种水平。而在分类商品时,商场或超市一般是将最相似的商品(如都是辣味的、尺寸大小一致的方便面)排放或分类到一处,再将稍微次相似的商品(如所有的方便面)放置到一处,如此类推(如接下来是速食、食品等)。而这样的分类往往是由低向高、由下向上进行的。

4 特征分类

理论上讲,生物分类应根据生物的进化过程、血亲关系开展。然而,在历史性的进化过程没有保存、古老生物多已灭绝、血亲关系无一记录的情况下,科学家只能依靠生物体的特征进行分类。虽然这是不得已而为之的办法,但生物学家们相信,生物进化历程都记录在生物体当中,从外部特征到基因序列都有体现。因此,在血亲关系无法再现的情况下,必须利用生物体的特征来推导生物的系统发育关系以及分类。

然而,生物进化的历程是十分复杂久远的,它们具有的特征或结构的演化也是十分复杂的。有些特征及其变化能反映出生物的进化关系,有些则不能,如趋同进化和平行进化。故在进行生物分类时必须使用反映血亲关系的同源特征。达尔文就说过:“自然学者所认为的、显示两个或多个物种间真正亲缘关系的特征是那些遗传自共同祖先的特征,只有如此,所有真正的分类才是建立在血亲关系上的。”由于同源特征源自于不同生物最近的共同祖先,反映了进化历程,因此可用来推导系统发育关系。也正因为它们起源于同一祖先,因此总会有相似的地方,如组成部分、结构形态等。当然,有时相似程度也可能有差异。达尔文就指出过:“但几个支系或类群的差异量可相差很大,尽管它们在血亲关系上与共同祖先同等程度相近,因为它们经历的改进程度是有差异的。”

在进化过程中,一个新物种或一个新分类单元的出现,往往伴随着特征或结构上的创新,即出现新特征。故在实际生物分类时,就可将所有具有这一新特征的类群组成一个新的分类单元,因为它们都具有同样的同源特征。例如,鸟类是由恐龙类进化产生的。所有鸟类除了骨骼等变化外,最明显的一个创新或结构突破就是其前肢演变成了翅。根据这一特征,就可将所有鸟类组合到一个分类单元(鸟纲)中。其主要理由就是:可以相信,在所有鸟类的最近共同祖先身上,发生了一个创新突破,即翅的形成。由于目前所有鸟类都具有这一同源特征,故就可将它们归类到一起。

用来给生物归群的、分类的同源特征可多可少。当然,如果找到的或发掘出的同源特征越多,则分类结果越令人信服,但即使只用一个可靠的同源特征,其分类也具可信性,如前述鸟纲的例子。再如,可用家养、尾上举两个同源特征将狗从野生的、尾下垂的狼中分出。相反,如果不用或无法找到同源特征,仅用相似性进行分类,结果则可能不同。例如,在狗与狼的例子中,如果测量它们的体型、大小、运动方式、甚至部分很相似的基因序列等多种信息,不用或淹没掉前面提到的两个同源特征,就会将狼与狗归为一种。这两种分类哪种较好呢?提供的信息更多的呢?当然是用同源特征来分类的结果。

为一个分类单元拟定或选用的同源特征最好为其所有成员共有。例如,一些生物学教材和科普读物中对哺乳纲的定义为胎生、哺乳、被毛、恒温。而实际上,鸭嘴兽是产卵的动物。故胎生这一特征最好不要作为哺乳动物的同源特征。这不仅会引起混乱,更重要的是,这种做法实际上是在用“总体相似性”(绝大多数的哺乳动物都是胎生的,或鸭嘴兽总体上与其他兽类是相似或相近的)而非同源特征进行分类。

5 逼近分类

如果生物的进化过程记录在案、系统发育关系有图可查,那么生物的分类其实非常容易,将生物进化所形成的群下分群图景转化为分类系统就行了。然而,现在人们面对的是不会人类语言、已历经过几十亿年进化历程、没有留下任何有形的系统发育关系记录的生物,即没有现成的系统发育信息可用。那怎么办?如上所述,科学家只能根据生物的特征进行人为推断或重建。在此过程中,就会出现错误、认识不足、无特征可用、有生物未被发现的情况。即人们虽然十分渴望寻找出生物进化所形成的自然系统、建立切实反应血亲关系的分类体系,但根据同源特征所做出的分类结果可能与实际总有或多或少的距离。更令人不安的是,由于自然系统已不存在,对所有分类结果的证明或验证都没有终结标准。故无论多么努力,人类所做的所有生物分类系统都只能是假说、假设或推断,而无法真正成为普世接受、众人拥护、放置四海皆准的公理或定律。人类的生物分类系统可能只会逐渐逼近真相或实际,而无法完全重塑或揭示进化过程或其图景。

6 结语

生物进化理论或思想将地球上出现的和出现过的所有生物看作是有联系的整体,它们由血亲关系或共祖远近关系而形成一个群下分群的自然体系。这种整体观、系统观、过渡观、层次观是学习和人事生物系统学、生物学的核心素养和要求,也应是生物学教材编写和教学应突出展示和体现的。在科学进化论、现代生物分类理论框架下、背景下形成的现代生物分类体系及其特点时时刻刻都在润物无声地传递和宣传着进化论的正确性、生物分类的客观性与科学性,这些也许正是让众多人士对生物、生物系统学心驰神往的根本原因。具体言之,生物分类的客观自然体系会让人产生或增强追求真理的理想。生物分类的血亲性会让人综合考察所有生物或生命现象。由上向下式的生物分类会充分展示生物的进化过程,运用重要同源特征进行分类会让人注重研究。而生物分类的逐渐逼近性会让人产生投身其中、跃跃欲试的决心和冲动。目前仍然模糊的生物进化具体图景不断培养着后来者献身生物科学的清晰愿景!

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