系统生物学家最终能得到完全一致的生命之树吗?

自达尔文提出生命之树的概念以来,该领域的研究不仅帮助人们了解了生物的起源和类群间的亲缘关系,还极大地推动了生命科学相关学科的发展.然而,随着生命之树重建中越来越多冲突的发现,人们对生命之树的可靠性及其在其他学科中的应用产生了质疑.本文简要介绍了生命之树的概念及其发展历史.综述了由于(ⅰ)物种的绝灭和人类认知局限性导致的取样缺乏;(ⅱ)生物进化过程中存在的杂交/渐渗、不完全谱系分选、基因重复和丢失、基因水平转移等事件;(ⅲ)建树方法不能真实地模拟生物的进化过程等原因,不可能获得完全一致的生命之树.最后,展望了生命之树广阔的发展和应用前景,指出尽管现实中很难得到唯一的生命之树,但这并不影响生命之树强劲的生命力及其与其他学科的交叉整合

区域生命之树及其在植物区系研究中的应用

区域生命之树是对一个区域内的所有物种进行生命之树重建,在最近10年已成为生命科学领域的研究热点。生命之树反映了物种间的亲缘关系和进化信息,可以将生物区系形成与发展过程中的进化和生态因素联系起来,是揭示区系来源和演化规律的有效手段。本文从3个方面总结了区域生命之树在植物区系研究中的应用:(1)在时间维度上,通过生命之树类群分化时间和进化速率估算,反映区系演化历史,揭示区系的时间分化格局;(2)在空间维度上,结合系统发育信息与物种分布数据,揭示区系内生物多样性的空间格局,并在此基础上进行区系分区;(3)整合生物地理信息和气候环境数据,分析区系中生物类群对古地理事件以及气候变化的响应机制,以揭示形成现存生物多样性格局的生态、地理和历史因素。此外,我们阐述了区域生命之树与全球生命之树之间的关系;指出由于类群取样不全而造成的时间估算偏差是区域生命之树研究中需要注意的问题;建议对生物多样性热点地区从不同尺度进行大数据的整合分析

基于形态和分子证据对斑果藤族和节蒴木科的系统学研究

斑果藤族(Stixeae)和节蒴木属(Borthwickia)传统上被置于山柑科(Capparaceae),最近的分子和形态学证据均支持它们从山柑科中分离出来,节蒴木属已被提升为科,但斑果藤族的系统位置和分类地位尚不清楚。为解决斑果藤族的系统位置和分类地位,并进一步为节蒴木科的成立提供证据,对核心十字花目GRFT(Gyrostemonaceae-ResedaceaeForchhammeria-Tirania)分支,使用叶表皮等20个形态性状和5个DNA片段(mat K、rbc L、ndh F、trn L-F和ITS),用最大简约法(MP)和贝叶斯分析(BI)对形态及分子矩阵进行系统发育分析。结果高度支持斑果藤族的Neothorelia为GRFT分支成员;Neothorelia、Tirania和斑果藤属(Stixis)聚为一支,但Forchhammeria的位置尚不明确;形态及分子系统发育分析结果均支持节蒴木科成立

生命之树及其应用

生命之树的概念由达尔文在1859年提出,用以反映分类群的亲缘关系和进化历史。近30年来,随着建树性状种类的多样化、数据量的快速增长以及建树方法的不断发展和完善,生命之树的规模越来越大,可信度也越来越高。分子生物学、生态学、基因组学、生物信息学及计算机科学等的快速发展,使得生命之树成为开展学科间交叉研究的桥梁,其用途日益广泛。本文综述了生命之树研究的历史和现状,介绍了生命之树在以下几个方面的应用:(1)通过构建不同尺度的生命之树,理解生物类群间的系统发育关系;(2)通过时间估算和地理分布区重建,推测现存生物的起源和地理分布格局及其成因;(3)基于时间树,结合生态、环境因子及关键创新性状,探讨生物的多样化进程和成因;(4)揭示生物多样性的来源和格局,预测生物多样性动态变化,并提出相应的保护策略。最后,本文评估了生命之树在目前海量数据情况下遇到的序列比对困难、基因树冲突、"流浪类群"干扰等建树难题,并指出了构建"超大树"的发展趋势