第十二章生物界的分类根据分类学的记载，地球上生活着的生物约有2 000 000 种。
但是，根据每年都有新种被发现这一事实可以断言，生物种决不止此数。
近年来在深海中，甚至 3 000 m 的深海热泉孔周围，都发现了以前没有记载的生物。
这就说明，生物界还有待人们的继续发掘。
有人估计，现存生物的实际种数当在2 000 000～4 500 000 之间。
鉴定这些物种，并将它们分门别类地进行系统的整理，这是分类学（taxonomy）的任务。
一、分类学的发展1、人为分类和自然分类历史上曾经出现过多种生物分类系统。
早期的分类只是根据生物表面上的相似与不同来进行分门别类，以后才出现了力求反映生物进化历程的分类系统。
16 世纪我国李时珍（151 年一1593年）在他的《本草纲目》一书中将植物分为五部，即草部、谷部、菜部、果部和木部；将动物也分为五部，即出部、鳞部介部、禽部和兽部；人另属一部，即人部、这是早期的一部完整的生物分类系统。
现代分类学的奠基人是18 世纪瑞典植物学家林奈（Karl von Linné，1707 年一1778 年）。
欧洲文艺复兴以后，商业贸易发展起来，整国人民交往频繁、人们对植、动物的知识丰富了，系统地整理和对植、动物的统一命名就显得迫切需要了。
在这样的历史条件下，林奈于1735 年出版了“自然系统”（Systema Naturae）这二名著、此书到1768 年共出了12 版。
林来在前人经验的基础上，建立了新的动、植物的分类系统权制订了一个统一的生物命名法，即二名法（binomial nomen-clature）。
他的分类系统包括纲（class）、目（order）、属（genus）、种（species）4 个等级。
他给每一个生物定一个属名和一个种名。
属名加种名就是这个生物的生物学名。
狼的属名是Canis，种名是lupus，狼的生物学名便是Canis lupus。
属名是名词，第一字母要大写，种名是限制属名的，是形容词，小写，在属名和种名之后还应写上定名者的姓名。
狼的生物学名称是林奈定的，因而狼的生物学全名应是Canis lupus Linné。
狗和狼很相似，是狼驯化的产物，所以狗的属名仍是Canis，但种名则是familiaris（家养的）。
人的学名也是林奈所定，即Homo sapies L.sapiens是聪敏之意，故译为智人。
林奈用拉丁文定名，如用希腊文或其他文字，需先把它们拉丁化。
这一创举很好，制定了统一名称，便于交流，有利于学术发展。
拉丁文是当时欧洲文化界流行的书面文字，是死文字，变化少，并且比用英、法等文字易于为各国科学家一致接受。
二名法至今还在使用。
但是，林奈不相信生物进化，他认为物种不会改变，物种彼此之间不存在亲缘的关系，因而他的分类系统不可能反映各种生物在进化上的地位的人为的分类系统。
但是他鉴定物种所选用的性状大多是有同源关系的，是可以比较的，因此他的分类系统至今仍是有意义的，他给生物所定的名称至今大多也仍是有效的。
到了晚年，他对物种不变的信念有所动摇，在1968 年出版的《自然系统》第12 版中，他删去了有关物种不变的论述。
生物既然是进化的产物，分类学的工作就应该“还历史的本来面目”，按照物种亲缘关系和进化水平，把它们安排到它们应占的地位上去。
这种反映物种在进化上的亲缘关系的分类称为自然分类。
同源和同功（图18-1）：为了实现自然分类，鉴定物种必须根据能反映亲缘关系的性状。
蜻蜒、蜜蜂都有翅，都能飞，它们是不是和鸡、鸭、鸽、雁等一样，都应该属于鸟类呢？显然不应该鲸有鳍，长江中的白鱀豚也有鳍，它们是不是都应该属干鱼类呢？显然也不应该。
蜻艇和蜜蜂的翅不同于鸟类的翅，前者是皮肤外展而形成的产物，有外骨骼支撑；后者则是由内骨能支持的结构。
无论从解剖上还是从胚胎发育上看，两者都是毫不相干的结构。
相反，鸟类的翅和哺乳类的前肢虽然功能不同，但根据它们的结构和发育，可知它们是从同一个“蓝图”模制下来的，只是一个发展了飞翔的功能，一个发展了行走的功能。
所以，昆虫和鸟类的翅没有同源的关系，它们只是功能相同的同功（analogous）器官。
鸟类的翅和哺乳类的前肢虽然功能不同，但有共同来源，它们才是同源（homologous）器官。
鲸、白暨豚等的胸鳍和鱼的胸鳍、鸟类的翅、兽类的前肢都是同源器官。
但是鲸等的胸鳍和鱼的脚鳍在结构上差别很大，而和兽类的前肢更为接近。
更重要的是，鲸和白鱀豚都是胎生、哺乳的，可知它们不属于鱼类，而属于哺乳类，是重新进入海洋的哺乳类，它们的前肢特化而成鳍状，这样才能适应海洋生活。
2、生化分类近几十年来，生物化学、免疫学、遗传学以及分子生物学的成就被引入分类学的研究，这对分类学来说，如虎添翼。
分类学者可根据生物免疫反应的强弱，同源的生物大分子如血红蛋白、细胞色素C 和其他同源蛋白质的氨基酸顺序，以及DNA、RNA 等核苷酸顺序的差异程度来确定生物的亲疏关系。
（1）抗体抗原反应一种动物的抗血清（抗体）除和本种动物的血清发生强沉淀反应外，对其他亲缘关系较近的动物的血清也可发生程度不同的弱反应．将人、黑猩猩、长臂猿的血清注射到家免体内，使家兔产生相应的抗体，然后将含有不同抗体的血清（抗血清）取出，与人、黑猩猩、长臂猿等7 种灵长类的血清相遇，沉淀反应强度，可得到如表18－1 的结果。
反应强度的不同说明人和这些动物的亲缘关系有远近的不同（图18－2）。
人和黑猩猩、大猩猩的关系最近，和猴的关系最远。
猴和表中其他灵长类的关系也很远，似乎在进化历史中，猴是很早就分出来的一支。
在分类学上，大熊猫（Ailuropnda melanoleucu）属于哺乳纲、食肉目（Order Carnivora）。
从形态上看，大熊猫既像浣熊科的小熊猫（Ailuros fulaens）。
又像熊科的黑熊（Selsenarctos thibetanus）。
那么，大熊猫应同于烷熊科，还是属于熊科呢？20 世纪5O 年代，Leone 和wiens 用免疫方法证明大熊猫更接近于熊，而与小熊猫距离较远。
近来潘文石等比较了大熊猫、亚洲黑熊、马来熊和小熊猫的抗体抗原的反应，根据反应的强弱来判断这4 种动物的亲缘关系。
所得结果说明大熊猫和熊科动物的亲缘关系果然比和小熊猫的亲缘关系更接近，因此它应属于熊科而不属于浣熊科。
（2）生物大分子比较细胞色素C 是一个具有104～112 个氨基酸的多肽分子。
从进化上看，细胞色素C 是很保守的分子，据估计，它的氨基酸顺序每200 万年才发生l％的改变。
这也说明，利用细胞色素C 完成的细胞呼吸是一个古老的过程。
细胞色素C 分子的变化必须是缓慢而不影响细胞呼吸功能的，否则，它在进化中早被淘汰而不能保存到现在。
不同生物的细胞色素C中氨基酸的组成和顺序反映这些生物之间的亲缘关系。
在所查的几十种生物中，细胞色素C 分子中有27个氨基酸残基是相同的，其余氨基酸残基则随生物的不同而有不同程度的差异（表18－3）。
例如，人与猕猴相比差一个，与鱼类相比差20 多个，与天蚕蛾相比差31 个，人和黑猩猩的细胞色素C完全一样。
这些数据说明了这些生物的同源性，也说明人和黑猩猩的血统关系最接近（这和血清反应结果一致），和猕猴的血统关系就稍远一点，和天蚕蛾等的血统关系更远。
根据细胞色素C 分于中氨基酸顺序的差异，可以计算出这一分子的基因核苷酸顺序的差异（表18－4）。
细胞色素C 分子中第19 个氨基酸在人和猕猴都是异亮氨酸，遗传密码（第十五章）是AUU、AUC 或AUA；马是缬氨酸，密码是GUU、GUC、GUA 或GUG。
由此可知，无论人和猕猴的异亮氨酸是从3 个密码中的哪一个密码翻译而来，只要把密码中第一个核苷酸A 换成另一个核着酸G，异亮氨酸就改成缬氨酸了。
因此可以说，人和马在这一密码上至少有一个核苷酸不同。
人和猕猴细胞色素C 的第20 个氨基酸是甲硫氨酸，密码是AUG；马是谷氨酸，密码是CAA或CAG。
因而在这里，至少要有2 个核苷酸的变换，即AU 改为CA，甲硫氨酸才能改变为谷氨酸。
这样计算下来，各种动物编码细胞色素C 分子的DNA 中核着酸的差异就可算出来了。
根据细胞色素C 中氨基酸顺序的不同，或细胞色素C 基因（DNA）中核昔酸顺序的不同，可绘制出生物界的系统树（图18－3）。
这种从分子层次制成的系统树和根据化石、比较形态学制成的系统树（图18－4）是一致的。
二、分类等级林奈的分类系统包括纲、目、属、种4 个等级。
现在的分类等级已增加为门、纲、目、科、属、种6 级，加上界就共有7 级。
在每一级之下，都可插入一个亚级，如亚界、亚门、亚纲、亚目等。
有时，如在线虫纲和在特别庞大的昆虫纲，在每级之前，还可插入一个“超级’，如超目、超科等。
此外，种下还可分“亚种”、“变种”等。
例如，周口店的“北京人”就是“直立人” 的一个亚种学名应是Homo erectus pekinensis，译成汉语就是“北京直立人”。
他和现代人同属，但不同种。
三、系统树图18-4 是以古生物学、比较形态学等方面资料为基础，同时吸收了分子生物学的一些研究结果而建成的以门类为单位的系统树。
系统树是生物界的“家谱”。
生物的种类繁多，历史久远，它们彼此之间的关系十分复杂。
比较生物化学、免疫学等多学科的研究不断为探寻生物亲缘关系提供新资料，生物系统树也从而不断地得到补充和修正。
四、生物的分界l、二界系统人类观察自然，很早就注意到生物可区分为两大类群，即固着不动的植物和能行动的动物。
林奈的分类系统也将生物分为植物和动物两大类。
二界系统比较简便，现在一些教科书相沿成习，还在采用。
2、三界系统1859 年达尔文的《物种起源》出版后，德国生物学家、进化论者海克尔（E. Haeckel）于1886年提出一个力求反映生物亲缘关系的新分类系统。
他把生物分为三界，即除植物界（Plantae）和动物界（Animalia）外，增加一个原生生物界（Protista），后者包括所有单细胞生物和一些简单的多细胞动物和植物。
3、五界系统1959 年，R .Whittaker 根据细胞结构和营养类型将生物分为五界即原核生物界、原生生物界、植物界、真菌界和动物界（表18－5）。
在二界系统中，细菌和蓝藻是属于植物界的。
但是它们的细胞结构显然是处于较低水平的，它们没有完整的细胞核，也没有线粒体、高尔基体等细胞器。
蓝藻和某些细菌有光合作用，但不应因此就把它们放入植物界。
它们有光合作用只是说明生命在进化到原核生物阶段就有利用日光能，进行光合作用的能力。
所以Whittaker 根据细胞结构的重要差异而把细菌和蓝藻放在原核生物界中是可取的。
这五界可进一步归属于 2 个总界（Superking-dom 或Domain），即①原核生物总界（Superkingdom Prokaryota），只含原核生物一界（KingdomMonera），和②真核生物总界（Superkingdom Eukaryota），包括原生生物（Kingdom Protista）、植物（Kingdom Plantae）、真菌（Kingdom Fungi）和动物（Kingdom Animalia）四界。
