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物种生物学 精选

已有 4483 次阅读 2015-1-11 13:19 |系统分类:教学心得

 

科学院在大刀阔斧地改革,绝大多数的研究所毫无疑问地属于特殊研究所。对于以传统学科植物学为核心,尤其是以分类学起家的研究单位来说,特色在哪里是许多人关心的话题。

秦末农民起义有句名言,王侯将相宁有种乎。物种的概念早在两千多年前就深入人心了。对生物学来说,无论你意种,或者你以为是某个种,实际上根本不是。因此,物种是生物学的核心,是根本问题,围绕着这个根本问题可以派生出许多其他密切相关的问题。

首要问题自然是什么是物种。从林奈以来,还没有人能给出让所有人都满意的物种的定义。达尔文也觉得这个问题太复杂而索性不去定义物种。然而,定义有时是必要的,毕竟我们要知道我们所关心的对象究竟是什么。所以,直至今日,人们还在不断努力,试图给出符合时代科技发达程度的物种定义。如同探索宇宙,对物种的探索也许也是不可穷尽的。

尽管现有的物种定义还不十全十美,但有了这些定义就可以进行实际操作。因此,第二个重要问题就是要将物种定义落实到现实中,产生了一个学科——分类学。这是一门理论性与实践性都很强的学科。所谓实践性,就是要给研究对象具体的物种名称;所谓理论性,就是要搞清楚你所给的名称的合理性,即为什么是这个种而不是那个种,为什么是新种而不是已经存在的种。这些理由不仅要说服自己,还要说服别人,而且要经得起历史的检验。

与此高度相关的是第三个问题,即物种是如何形成的。这一问题将动态引入静态的分类学,从而有了生物学的哲学之一——进化论,从而诞生了进化生物学。进化的机制与过程几乎等同于物种形成的机制与过程,不同之处主要在于进化过程侧重于变化本身,而物种形成的过程强调结果是否导致物种形成。这是一个非常热门的领域,许多研究结果让分类学家触目惊心。比如,一些研究证明某个基因的变化产生形态差别很大的个体,而这样的个体从传统分类学家的角度无疑可以被看做不同的物种。问题是,一个基因的不同是否应该被划分为不同的物种。

分类学家并不仅停留在物种的划分这一基本层面上,他们还追踪它们的来源,并根据祖先来源建立物种或者更高分类等级之间的关系,形成分类系统,这是第四个问题。不同分类学家利用信息的能力不同,建立的分类系统的客观真实性也不一样。对被子植物来说,目前最可靠的当然是基于数据的APG系统,其他系统不过是基于数据与基于猜测的混合体。每个类群都可以建立起自身的分类系统,将这些系统综合起来就形成了完整的分类系统。其中,基于DNA序列的物种以上分类等级的系统关系当用分支树的形式表现出来时,就是生命之树(tree of life)。

很多情况下,上述四个问题并不是割裂的,而是有机融合在一项研究中。例如,根据对物种的基本认识而对研究材料进行初步的物种鉴定;然后以这些物种为基本操作单位采集各种数据进行分析,建立关系;根据关系回过去审查原来对物种的认识是否有错误,对鉴定结果进行必要的修订;根据修订的结果重新展示研究结果,包括适合该类群的物种概念、物种的划分、系统发育关系、分类系统、进化的机制与过程,如此等等。随着科技的发展,一门以综合分析所有物种信息为特征的物种信息学(Species Informatics)应运而生。

上述研究工作并非只能停留在理论的层面,而是有重要的应用价值。经过研究客观界定了的物种可以利用物种之间DNA序列的差异鉴别物种,这就是DNA条形码技术。DNA条形码技术由于其独特的优势必将成为未来生物材料鉴定的核心技术。以居群概念为核心的进化生物学同时揭示了遗传变异及其分布规律,对遗传资源的发掘、利用与保护奠定了基础。物种生物学本身是其他学科的基础,对其他学科的发展,满足社会需求具有不可替代的作用。从事物种生物学研究的单位,只要居于领先的地位,自然有其特色。

 



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