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测序将生物分类推翻了?

1.有一部分推翻啦

很多进化关键点对应的物种被推翻了,比如说谁是最早出现的多细胞动物? 从形态学上,人们一直认为海绵动物(无中胚层,不对称,无组织分化)是最早出现的多细胞动物。但测序结果却证实,栉水母(和水母在形态上非常类似,发达的中胶层,辐射对称,有神经系统及肌肉系统的分化)才是最古老的多细胞生物,参见有哪些生物外形相似,但实际上分别属于不同门或不同界生物? – 雪山象的回答。
同样的情况也发生在脊索动物上。脊索动物分为三类,分别是头索动物,尾索动物和脊椎动物。代表性的尾索动物是海鞘,其成年个体非常简单,活像一只海葵,因此被分类到非常低级的位置。后来沙俄科学家Kowalevsky详细研究了海鞘,发现海鞘的幼虫非常复杂,而且尾部还长着脊索。于是就把这种生物归类为尾索动物。这种动物在幼虫到成虫的发育过程中丢掉了很多复杂特征,这种发育方式被称为逆变态。当然,后面又发现了很多不会进行逆变态,终身保留尾部脊索及其他复杂特征的生物,都统一归为尾索动物。Kowalevsky还研究了其他动物的发育,发现了文昌鱼类生物拥有很多脊椎动物和尾索动物才有的特征,比如中空神经管、从头到尾的一整条脊索等。Kowalevsky把文昌鱼及近亲成为头索动物;又把尾索动物、头索动物和脊椎动物统一归于脊索动物门。由于脊椎动物在胚胎阶段的脊索都是从头到尾的一整条脊索,和头索动物非常类似,因此,人们一直认为头索动物和脊椎动物关系较近。但通过对海鞘及文昌鱼的测序,科学家发现,尾索动物才是脊椎动物最近源的物种,而头索动物的亲缘关系反而更远。

而在哺乳纲中,则带来了翻天覆地的变化。请看下图:

这是一只刺猬和另一只刺猬吗?以前是,但现在不是了。第一只刺猬已经被归类于非洲兽总目非洲猬目; 而第二只则是劳亚兽总目猬形目。原来,基于DNA分析,哺乳类真兽亚纲被分成四个总目,分别是非洲兽总目、异关节总目、灵长总目和劳亚兽总目。而以前很多形态相近的物种被重新分配到这四个总目中去。除了被重新分割的非洲猬目和猬形目,类似的还有象鼩目(非洲兽总目)、树鼩目(灵长总目)、鼩形目(劳亚兽总目); 管齿目(非洲总目)和异关节总目(以前叫贫齿目);蹄兔目(非洲兽总目)和兔形目(灵长总目);而鲸目则和偶蹄目合并成了鲸偶蹄目,河马则成了鲸类最近源的物种。虽然河马实在也不是谦虚,一个陆生偶蹄类怎么就成了一群海洋动物的近亲了呢?但科学家已经研究决定了,所以后来河马就念了两首诗,叫“天下万水皆同源,红花绿叶是一家”。所以说,一个物种的分类位置啊,不仅要考虑形态的相近,但是也要考虑到DNA序列的一致性。
目前哺乳纲真兽分为两支,一只包含非洲总目和异关节总目,被称为大西洋兽类; 另一支包含劳亚兽总目及灵长总目,被称为北方兽类。

非洲总目:非洲猬目(马达加斯加刺猬等)、象鼩目、管齿目(非洲食蚁兽)、蹄兔目、长鼻目(大象)、海牛目(海牛,儒艮等)。
异关节总目:有甲目(犰狳)、披毛目(食蚁兽、树懒)。
劳亚兽总目: 猬形目(刺猬等)、鼩形目(鼩鼱等)、翼手目(蝙蝠等)、鳞甲目(穿山甲等)、食肉目(鳍足目被并入,猫狗海豹等)、奇蹄目(马,犀牛等)、鲸偶蹄目(鲸类和偶蹄动物)。
灵长总目: 树鼩目、皮翼目、灵长目、兔形目、啮齿目。其中兔形目和啮齿目关系较近,被统一称为啮齿类; 而树鼩目、皮翼目(鼯猴)、灵长目关系较近,被统一称为灵长类。树鼩被认为是最早的灵长类。相对于小白鼠,树鼩与人的关系更近,因此很多科学家正在研究树鼩作为实验动物模型的可能性。


2 很多情况都是分子手段佐证了形态学分类
关于题主的蛛形学问题,从形态学方面来回答个梗概。
螯肢的有无,只是界定了螯肢亚门和有鄂亚门的区别,为祖征。
蝎目和蜱螨目都隶属蛛形纲。而区分蛛形纲内部的特征还要再更进一步。
螯肢亚门内分为三个纲:肢口纲、海蜘蛛纲、蛛形纲。
区分条件如图。


肢口纲就是鲎,俗称马蹄蟹,我就不上图了。

最后是蛛形纲,如图所示为蜘蛛的模式图:
很明显可以看到上述特点。
在确定性状的时候:有一个规定:尽可能选择与环境相关度小的性状。因为这种性状不容易受到自然选择的影响,最容易确认亲缘关系。
因此可以认为:蝎目的螯是一种特化,因此在选择此性状时要慎重,而真正的螯肢则是口前的第一对。同时在蝎目中,身体分为前体和后体,背部有背甲状的盾覆盖,背甲上有位于中部的单眼。通常6对附肢:螯肢(图g、h),触肢(图b、c)和四对足因此是螯肢动物。同时根据上面提及的二歧树(后体附肢退化,蝎目使用书肺呼吸。)可以辨认为蛛形纲。


再看下蜱螨目:

网纹拟邦佐螨 Pseudobonzia clathrathus(Shiba)
图中可明显地看到共有6对附肢、身体分为前体和后体。但背甲与眼均已退化,螯肢特化为口针。同时后体附肢消失,用气管呼吸。因此也隶属于蛛形纲。
背甲在羽螨身上却有所体现:


因此可以认为,蝎目与蜱螨目是具有相同起源。
1998年,WC Wheeler 与 CY Hayashi搞了个大新闻,综合18SrDNA与28SrDNA和93个性状得出了下面的结论,算是给蛛形纲的演化暂时下了一个定论:


3. 测序是解决物种分类争议的有效手段

蕨类植物被称为地球自然史上的奇迹,一经出现,苍茫大地即现绿色生机。近年来,科学界对这群最古老的陆生维管植物演化历史表现出极大兴趣,特别是分子生物学兴起以来,科学家用不同的基因片段尝试构建蕨类植物的亲缘关系,然而一直得不到稳健的支持致使难以得到合理的形态解释。

为了攻克这一世界难题,2013年始,中国科学院上海辰山植物科学研究中心蕨类植物多样性与进化研究组,联合中科院植物研究所研究人员,开展大规模的蕨类植物转录组测序。历经4年,采样、测序、分析了涉及全世界蕨类植物PPG系统的11目38科69种(包括大量隶属秦仁昌系统的其他科别类群)的高质量转录组数据,采用大规模的直系同源基因构建系统树的策略,构建两个超级基因序列矩阵,最后得到两个完全一致、高支持率的拓扑结构关系。研究论文以Large scale phylogenomic analysis resolves a backbone phylogeny in ferns为题,在线发表在GigaScience上。

中国学者通过大规模转录组数据重构蕨类植物生命之树

研究结果确认了木贼目与蕨类植物的其它成员是姊妹群、碗蕨科与真水龙骨类是姊妹群等过去长期争议的焦点。结果有力支持与主流观点不同的新谱系结构,包括观音座莲科与由松叶蕨科、瓶尔小草科组成的单系枝构成姊妹群,第一次从分子系统学角度证实了厚囊蕨类的单系性;第一次发现里白科和膜蕨科组成的单系枝与双扇蕨科构成姊妹群这一新拓扑结构,并从孢子囊环带形态角度解释了这一结构的合理性;第一次发现铁角蕨科为水龙骨II的基部类群,重构水龙骨II内部系统发生结构。这一系列新的发现将为重构现有蕨类植物分类系统提供参考。

基于稳健的系统发育关系,论文对蕨类植物孢子囊这个独特的器官进行祖先性状重建,重溯蕨类植物孢子囊的演化路线,修订了英国蕨类植物学家Bower1923年至1928年提出的孢子囊形态演化假说,认为蕨类植物孢子囊起源于无环带的厚囊蕨类、然后逐渐演化成环带不完全发育的紫萁类、横生环带类、斜生环带类,最终演化成具有无弦之弓的直立环带类,从而使蕨类植物具有高效的孢子弹射功能;原来认为的海金沙目中的顶生环带类型则是退化类型,最终在满江红目等水生蕨类中消失。新的性状演化路线为蕨类植物谱系分化提供了合理解释

整理自知乎,上海生命科学研究院。

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