微生物进化、系统发育和分类汇总
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第十二章微生物的进化、系统发育和分离鉴定地球形成10亿年后开始出现生命,主要是类似简单杆状细菌的原始生物,同期另一些由光合微生物与沉积物形成的片层状化石——叠层石stromatolites也发现较多微生物,其类似绿硫细菌和多细胞丝状绿菌,属于不产氧光合细菌。
产氧光合细菌——蓝细菌最早的叠石层在25-30亿年前形成。
蓝细菌给地球带来氧气,而后各种真核微生物才开始出现,多样性大大增加。
现代生物进化论认为地球上的生命在地球早期特殊环境下形成,通过“前生命的化学进化”过程,由非生命物质产生的。
进化evolution:是生物与其生存环境相互作用过程中,其遗传系统随时间发生一系列不可逆的改变,大多数情况下导致生物表型改变和对生存环境的相对适应。
研究微生物系统发育phylogeny 指的就是研究各种微生物进化的历史。
地球上有多少种微生物迄今无准确答案,估计有分类记录的各类物种大约150万,其中微生物大约15万,数目还在不断增加。
对微生物分类存在两种基本的、截然不同的分类原则:根据表型特征phenetic characteristics 相似程度分群归类,这不涉及进化、不以反映生物亲缘关系为目的;按照生物系统发育相关性水平分群归类,目的是探寻各种微生物间进化谱系,建立反映微生物系统发育的分类系统。
生物系统学systematics:以进化论为指导思想的分类学,目标在于通过分类追溯系统发育,推断进化谱系,这样的分类学也成为生物系统学。
第一节进化的测量指标一进化指标的选择主要是分析比较生物大分子(蛋白、RNA、DNA序列)一级结构特征。
研究表明蛋白、RNA、DNA序列进化变化的显著特点是进化速率相对恒定,这些分子序列进化的该变量(AA or 核苷酸替换数或替换百分率)与分子进化的时间呈正相关。
因此这些生物大分子被看做是分子计时器molecular chronomenters。
根据这一原理,可通过比较不同种类生物大分子序列的改变量来确定其彼此间系统发育相关性或进化距离。
微生物的进化系统发育和分类鉴定微生物的进化、系统发育和分类鉴定计划学时:2学时自学重点:细菌的分类单元及其等级;微生物的命名;细菌分类鉴别的特征和技术:形态学特征、生理生化特征、核酸的碱基组成和分子杂交。
第一节、生物分界(微生物在生物界的位置)1、两界系统(亚里斯多德)动物界animalia:不具细胞壁,可运动,不行光合作用。
植物界plantae:具有细胞壁,不运动,可行光合作用。
三界:原生生物界protista:(e.h.haeckel,1866年提出)2、五界系统r.h.whitakker,science,163:150-160,1969原核生物界monera:细菌、放线菌等原生生物界protista:藻类、原生动物、粘菌等真菌界fungi:酵母、霉菌动物界animalia:植物界plantae:五界系统就是以细胞结构分化的等级以及和无机、稀释、摄食这三种主要营养方式有关的非政府类型为基础的。
六界:加之病毒界。
3、三界(域)系统woese用寡核苷酸序列编目分析法对60多株细菌的16srrna序列进行比较后,惊奇地发现:产甲烷细菌完全没有作为细菌特征的那些序列,于是提出了生命的第三种形式--古细菌(archaebacteria)。
随后他又对包括某些真核生物在内的大量菌株进行了16srrna(18srrna)序列的分析比较,又发现极端嗜盐菌和极端嗜酸嗜热菌也和产甲烷细菌一样,具有既不同其他细菌也不同于其核生物的序列特征,而它们之间则具有许多共同的序列特征。
于是明确提出将生物分后沦为三界(kingdom)(后来改名三个域):古细菌、真细菌(eubacteria)和真核生物(eukaryotes)。
1990年,他为了防止把古细菌也看做就是细菌的一类,他又把三界(域)改名为:bacteria(细菌)、archaea(古生菌)和eukarya(真核生物)。
并构筑了三界(域)生物的系统一棵。
第二节:微生物分类microbialtaxonomy分类主要就是积极探索生物之间的亲缘关系,把它们概括为互相联系的相同类群。
微生物的分类和进化微生物是生物界中最小的生物体,它们通常被认为是对环境影响最大的生物体。
在地球上,微生物是最古老的生物体,其数量远远超过其他生物体。
微生物的分类和进化是微生物学领域的重要内容,了解微生物的分类和进化有助于我们更好地认识这个神奇的生物群体。
微生物的分类微生物根据其固有的形态、生理特征等特性,可以被归为细菌、真菌、病毒、蓝绿藻和原生生物等不同的分类。
其中,细菌和真菌是生命周期完整的单细胞生物,病毒则是非细胞类寄生生物,蓝绿藻则是一种融合植物与细菌双重性质的单细胞生物,原生生物则包括单细胞、异形体和细菌等,这些都是单细胞的生物体。
细菌是一类单细胞、原核生物,它们没有真正的细胞核和膜包裹的细胞器。
细菌可以利用光合作用和化学反应产生能量,其在人类和动物体内发挥着重要作用,例如维持肠道微生物群的平衡、支持土壤生态系统,甚至可以用于制作食品和药物。
真菌是一类单细胞或多细胞、真核生物。
它们具有基本的细胞结构,包括细胞核、膜包裹的细胞器和质壁。
真菌分为菌根菌、根霉菌和担子菌等不同的类型,其在生物循环中发挥着重要作用。
例如,许多真菌是土壤生态系统的重要成分,有些真菌可以分解有机物,促进植物生长。
病毒是一类非细胞类微生物,它们需要寄生于正常细胞才能生存和繁殖,进而导致疾病。
病毒具有简单的复制机制和高度变异的基因组,难以像其他细胞一样遗传。
蓝绿藻是一种原生生物,原本被归为蓝藻门,后来改为蓝细菌门。
它们是一类光合作用的单细胞生物,在水生生态系统中扮演着重要角色。
原生生物是一类单细胞生物,它们具有不同的形态和生理特点,包括放线菌、缓步虫和鞭毛虫等。
其中一些原生生物可以利用光合作用或化学反应产生能量,它们在海洋和土壤生态系统中扮演着重要角色。
微生物的进化微生物作为最古老的生物体,具有丰富多彩的进化历史。
对于细菌和真菌,它们具有较高的进化速度和丰富多彩的进化路径。
细菌和真菌的进化与它们的生存环境密切相关,例如,细菌可以发生基因转移和突变,使它们能够适应不同的环境。