種系發生學

系統發生學（英語：phylogenetics）又稱種系發生學、譜系發生學、親緣關係學，簡稱譜系學或發生學，是研究及推理生物個體或群體（例如物種或種群）間演化史及關係的科學方法，屬於系統分類學^{[註 1]}的一部分。

種系發生學

科學分支領域

上級分類	系統分類學、​演化生物學
研究對象	種系發生、​演化
特性	系統發生命名法
從業者	phylogeneticist
Stack Exchange標籤	https://stackoverflow.com/tags/phylogeny

系統發生學的推理方法，通常在性狀演變的特定模型下，評估可觀察到的遺傳性狀（例如DNA序列或生物形態）來「假定」這些生物間的關係。這種分析推理方法的結果，就是系統發生（phylogeny）^{[註 2]}，也稱為系統發生樹（phylogenetic tree）——可顯示一群生物演化史的關係圖解假說^[3]。系統發生樹的尖端可以是生物體或化石，且代表演化譜系中的現今生物或「末端」生物。

利用系統發生學來分析種系的基本原則是：兩個演化支具有「相同的性狀狀態」是它們對於「共有祖先同一狀態」的保留；而現存生物的性狀就是演化史的紀錄，可作為重建演化史的依據。由系統發生分析的原則，建構了支序分類學的基本邏輯；而系統發生分析已成為理解生物多樣性、演化、生態學和基因組的核心。

系統發生學這個概念不單止用於生物種系的發生與發展，還會用在系統分類學各個層面的分類單元上面。它也會被用到某一性狀在種系發生過程中的演化這一方面。

研究方法

種系發生學的研究通過以下的手段實現：

• 化石形態學和解剖學特徵的比較和研究，
• 現存生物的形態學，解剖學和生理學特徵的比較，
• 生物，特別是現存生物的個體發生研究，
• DNA分析，例如測序和分子種系發生學方法。

通過這些數據，人們就可以為生物建立一棵系統發生樹（演化樹），其中描述了各個物種之間可能有的親緣關係。

種系發生學研究的最大困難是，種系發生學的進化過程是不能被直接通過觀察和實驗被證實的。所以各個方面的證據都要被綜合起來分析。由於對這些證據的側重不同，會經常造成有多個不同的演化樹版本，例如原口類動物的幾個門究竟是歸到蛻皮動物（來自遺傳學方面的證據）還是觸手動物（形態學方面的證據）。

性狀的演變

性狀（特徵）分為同源和同功兩種。

• 同源，例如同源器官或是同源的行為方式，會顯示出相同的軀體基本構造，因為環境的不同而進化成不同的外形或功能。同源器官的外形和功能可以相差很大。一個很好的例子就是脊椎動物的前肢。它們可以成為足，翅膀（鳥， 翼龍，蝙蝠），鰭（魚，企鵝，魚龍，鯨），手（人類，猿和一些恐龍），挖掘工具（田鼠，裸鼴鼠，袋鼴)。但其骨骼構造卻是相似的。這些相似性只能用種系發生學的理論去解釋。

同源特徵證實了物種間的親緣關係，是重構進化樹的有力手段。同源現象在生物學中可以進一步分為直系同源（直系同源是指在不同物種中的某一基因來自同一祖先）和旁系同源（種系間的基因複製） 。

• 同功，例如同功器官外形的相似，功能的相同，但它們卻是通過趨同演化獨立發展出來開的。如墨魚的眼睛和脊椎動物的眼睛，它們外形構造相似，功能都是感光。但透過顯微鏡可看到，它們的微細結構不一樣。對個體發生的研究顯示，它們是從不同胚層發育而來的。同功現象並不是親緣關係的證據。

備註

1. 生物分類學是生物的識別、命名和分類，它通常由系統分類學提供豐富的資訊，但兩「分類學」在方法論和邏輯上，仍然是不同的學科^[1]。
2. 「系統發生」或「系統發生學」的語源是古希臘語 φυλογένεση ；詞頭 φυλο 的現代希臘語是 fílo ——「種系、宗族」之義；詞尾 γεννήση 的現代希臘語是 jénnissi ——「起源，血統」之義^[2]。

參考文獻

1. Edwards AWF（英語：A. W. F. Edwards）; Cavalli-Sforza LL（英語：Luigi Luca Cavalli-Sforza）. Reconstruction of evolutionary trees. Heywood, Vernon Hilton; McNeill, J. (編). Phenetic and Phylogenetic Classification. 1964: 67–76. OCLC 733025912. Phylogenetics is the branch of life science concerned with the analysis of molecular sequencing data to study evolutionary relationships among groups of organisms.
2. Liddell, Henry George（英語：Henry George Liddell）; Scott, Robert（英語：Robert Scott (philologist)）; Jones, Henry Stuart（英語：Henry Stuart-Jones）. A Greek-English lexicon 9. Oxford: Clarendon Press. 1968: 1961.
3. phylogeny. Biology online. [2013-02-15]. （原始內容存檔於2013-03-31）.

延伸閱讀

• 生物學主題
• 遺傳學主題

• 演化
• 生物學
• 古生物學
• 生物分類法
• 支序分類學
• 系統分類學
• 分子種系發生學
• 最大簡約法
• 語言系屬分類
• 數理生物學
• 演化網絡

外部連結

• Beiträge zur Verhaltensphylogenese （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）