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科學(xué)界檢討生物分類(lèi)法:大熊貓是熊還是貓(圖)
[日期:2007-08-20]  來(lái)源:  作者:   發(fā)表評論(0)打印



  今年是瑞典植物學(xué)家、分類(lèi)學(xué)家林奈誕辰300周年。這位被稱(chēng)為“雙名法”之父的人,創(chuàng )立了目前生物學(xué)界通行的物種分類(lèi)方法,并創(chuàng )造出“雙名法”,這一目前生物學(xué)界通用的物種命名方法。

  隨著(zhù)現代科學(xué)的不斷發(fā)展,人類(lèi)認識自然萬(wàn)物的手段也愈加豐富。林奈的時(shí)代,人類(lèi)所知的物種不過(guò)數千,而現在,這一數字已經(jīng)上升至幾百萬(wàn)。甚至有科學(xué)家估計,地球上所有物種的數量在500萬(wàn)至1億之間。隨著(zhù)人類(lèi)所知物種的增加,傳統的林奈分類(lèi)法受到了來(lái)自各個(gè)方面的挑戰。新的分子生物學(xué)技術(shù),讓人類(lèi)可以從DNA的層面認識物種之間的相互關(guān)系。

  更重要的是,生物分類(lèi)也不僅僅是一項科學(xué)活動(dòng)。由于歷史、文化、物種保護、社會(huì )倫理等各個(gè)方面的因素,都對生物分類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生或多或少的影響。這些影響的結果是,地球物種出現了“通貨膨脹”的現象,而“物種通貨膨脹”的結果,則是物種的貶值。這一切,使林奈分類(lèi)法正接受著(zhù)前所未有的挑戰。

  古代的分類(lèi)法

  中國,缺乏分類(lèi)系統

  中國的精神領(lǐng)袖孔子說(shuō),“必也正名乎”。安身立名是如此,生物研究也是如此。如果不能對世界萬(wàn)物進(jìn)行準確分類(lèi)、命名,一切活動(dòng)都將受到影響。

  因此,古代中國人很早就建立了一套中式生物分類(lèi)法。

  這種分類(lèi)可以追溯到我國第一部詞典《爾雅》。在這部書(shū)中,編撰者用、、蟲(chóng)、魚(yú)、鳥(niǎo)、獸六個(gè)門(mén)類(lèi)來(lái)概括整個(gè)動(dòng)植物界。其中,植物分為草本和木本兩類(lèi),和現在分類(lèi)學(xué)的認識基本一致。而關(guān)于蟲(chóng)、魚(yú)、鳥(niǎo)、獸的分法,也成為古代中國最經(jīng)典性的動(dòng)物學(xué)分類(lèi)。

  中科院自然科技史研究所研究員汪子春指出,《爾雅》的分類(lèi)法主要是以形態(tài)為主,從大類(lèi)來(lái)講與現代分類(lèi)相似。然而,《釋獸》與《釋畜》分開(kāi),《釋鳥(niǎo)》中包括蝙蝠、鼯鼠,《釋魚(yú)》中又有蝦蟆、蜥蜴、蛇、蟒、鱉、龜等,與現代分類(lèi)學(xué)說(shuō)有所不同!岸裔屝笾杏质且詫(shí)用角度來(lái)區分的!倍@種以外部特征為主要依據的生物分類(lèi)命名,基本上占據了古人的思維。春秋戰國時(shí)期成書(shū)的《考工記》中記載著(zhù)一種與《爾雅》相似的分類(lèi)法,把動(dòng)物概括為大獸和小蟲(chóng)兩大類(lèi),而大獸分脂、膏、臝、羽、鱗五類(lèi)。這種分類(lèi)法后來(lái)演化成羽、毛、鱗、介、臝的“五蟲(chóng)”分類(lèi),其中羽蟲(chóng)指長(cháng)羽毛的鳥(niǎo)類(lèi),毛蟲(chóng)指長(cháng)毛的走獸,鱗蟲(chóng)指魚(yú)類(lèi),介蟲(chóng)指龜鱉類(lèi),臝指無(wú)羽無(wú)毛的人類(lèi)。

  這種認識,受到“五行”理論的影響,但仍以動(dòng)物的外部形態(tài)特征作為主要依據。這一古老的分類(lèi)認識,一直是我國古代分類(lèi)學(xué)的基礎。三國時(shí)期陸機注釋《詩(shī)經(jīng)》中的動(dòng)植物知識,就直接用草木蟲(chóng)魚(yú)鳥(niǎo)獸作為書(shū)名。明代,李時(shí)珍把動(dòng)物藥品分為蟲(chóng)、鱗、介、禽、獸、人等類(lèi),基本上也是承襲了《考工記》中所反映的分類(lèi)方式,但是在排列次序上卻表現了動(dòng)物由低級到高級的發(fā)展順序。

  不過(guò),盡管中國古代對世界萬(wàn)物有自己的命名規則,但中國古人卻一直沒(méi)有在分類(lèi)系統概念上進(jìn)行研究,分類(lèi)思想沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的科學(xué)發(fā)展!皟汕Ф嗄暌詠(lái),我們并沒(méi)有把分類(lèi)法發(fā)展成一門(mén)學(xué)科!蓖糇哟罕硎。

  西方,在分歧中前進(jìn)

  關(guān)于東西方分類(lèi)學(xué)的接觸,有一段著(zhù)名的掌故。法國哲學(xué)家?(Foucault)在其《詞與物》的序言中提道,阿根廷小說(shuō)家博爾赫斯(JorgeLuis Borges)在作品中杜撰了一本名為《天朝仁學(xué)廣覽》的書(shū)。在書(shū)中,動(dòng)物被分為如下幾種:1屬于皇帝的;2涂香料的;3馴養的;4哺乳的;5半人半魚(yú)的;6遠古的;7放養的;8歸入此類(lèi)的;9騷動(dòng)如瘋子的;10不可勝數的;11用駱毛細筆描繪的;12諸如此類(lèi)的;13破罐而出的;14遠看如蒼蠅的。

  這顯然是混亂列舉,透射出的,是小說(shuō)家的獨特趣味。?乱詾,這一不可思議分類(lèi)法體現了“另一思想體系的奇異魅力”,而“那樣思維的絕對不可能性”,可以拿將過(guò)來(lái),反思“我們自己思想的界限”。

  西方的生物分類(lèi)法可以上溯至古希臘時(shí)代。亞里士多德在《動(dòng)物志》中以客觀(guān)自然界本性為出發(fā)點(diǎn),將動(dòng)物分成了熱血和冷血。亞里士多德在《工具六書(shū)》中所完成的邏輯系統成為此后分類(lèi)法的基礎,所有的實(shí)存都是經(jīng)由屬和種差來(lái)加以定義;而所有的存在都依“宇宙階梯”才有的分位。

  此后,十六至十七世紀,生物學(xué)家們由于生物分類(lèi)原則的分歧,形成了兩個(gè)相互對立的派別。以意大利解剖學(xué)家切薩皮諾(AndreaCesalpino)和馬爾皮基(MarcelloMalpighi)為代表的一派認為物種是不連續的,因此可以用人為選擇的標準把生物區分成界限分明的類(lèi)群,例如根據花的形狀或者子的數目來(lái)給植物分類(lèi),這就是“人為分類(lèi)法”。

  而另一派以法國學(xué)者洛貝爾(MatthiasdeL''Obel)和瑞士植物學(xué)家鮑欣(Gaspard Baubin)為代表。他們認為物種是連續性的,人們所應當做的事情,是把生物物種分為“自然的種”,為此要盡力對一切能夠找到的動(dòng)植物的特征進(jìn)行研究,從而確認某一個(gè)種內各亞種的親緣關(guān)系,然后據此分類(lèi)。這種分類(lèi)法叫做“自然分類(lèi)法”。

  對生物界進(jìn)行命名,一直以來(lái)便是許多觀(guān)點(diǎn)相互沖撞的游戲。然而,盡管分類(lèi)理論眾多,也還是會(huì )有觀(guān)點(diǎn)脫穎而出,成為基本的分類(lèi)法則。進(jìn)入十八世紀以后,擬訂出一種方便的分類(lèi)法是自然科學(xué)最迫切的要求,因為沒(méi)有這種分類(lèi)法便不能綜合敘述和分析在此之前積累下來(lái)的大量敘述性資料。

  雙名法的誕生

  林奈,規則其實(shí)很簡(jiǎn)單

林奈建立的分類(lèi)法至今仍是生物分類(lèi)最常用的方法。

  現代的動(dòng)植物分類(lèi)法,最終由瑞典植物學(xué)家林奈(CarolusLinnaeus)設計出來(lái)。他把大自然分為礦物界、植物界和動(dòng)物界三界。他把相似的植物或動(dòng)物歸并成種,相似的種歸并成屬,相似的屬歸并成目,相似的目歸并成綱,于是形成界→門(mén)→綱→目→屬→種這樣的分類(lèi)系統。同一類(lèi)型中的生物具有共通的屬性,同一層中不同類(lèi)型的生物則彼此分殊。

  如此一來(lái),所有生物都可被歸屬在同一系統之中。

  1727年,林奈進(jìn)入德隆大學(xué),后又轉入瑞典最古老的大學(xué)———烏普薩拉大學(xué)。

  三年后,林奈成為該大學(xué)的植物學(xué)助教,負責組織講課時(shí)在大學(xué)植物園內進(jìn)行植物試驗論證。這一時(shí)期,林奈嘗試將收集到的植物進(jìn)行系統分類(lèi)。他的規則便是:根據花中雌蕊和雄蕊的數量、相對大小和位置進(jìn)行分類(lèi)。這為后來(lái)的“雙名法”分類(lèi)系統奠定了基礎。

  1735年至1753年,林奈陸續出版了《自然體系》、《植物種志》等著(zhù)作,建立了以生殖器官為分類(lèi)依據的分類(lèi)法,并創(chuàng )造了“雙名法”。

  林奈的變革相當徹底,其他國家的學(xué)者起初對待這種變革持相當謹慎的態(tài)度。

  圣彼得堡科學(xué)院阿曼教授給他寫(xiě)信說(shuō):“如果每個(gè)人都認為自己的職責在于一旦覺(jué)得需要就宣布新的定律,并且廢除前人使用的名姓,那將發(fā)生什么情況!”當時(shí)英國最偉大的植物學(xué)家第倫紐斯在致林奈的信中則稱(chēng)繁殖差異是“一派胡言”。

  然而眾多的爭議依然無(wú)法掩蓋林奈分類(lèi)法的優(yōu)點(diǎn)。

  畢竟,從前的分類(lèi)法(以敘述果實(shí)、花萼或花冠為基礎)極不完善,而且沒(méi)有包括所有積累下來(lái)的資料。盡管此前也有植物學(xué)家根據植物繁殖器官的特征進(jìn)行分類(lèi),但是林奈的分類(lèi)法更為系統,它比較簡(jiǎn)略,重要的是包括了全部植物,因此保證了自身能夠獲得突出的成功。中科院植物研究所王文采研究員指出,就在人類(lèi)只能認識狹小空間時(shí),林奈早已將自己的眼光投向了世界各地。在他那經(jīng)典的17卷本《世界植物志》中,光是中國的植物就有四五十種。

  “這種世界性的關(guān)注,直到現在都很難做到!备鼮橹匾氖,林奈分類(lèi)法背后站著(zhù)的是當時(shí)流行解剖學(xué)的科學(xué)依據!安贿^(guò),林奈的分類(lèi)法并沒(méi)有注意到種群之間的親緣關(guān)系!蓖跷牟杀硎。畢竟林奈時(shí)代的分類(lèi)法僅僅依據所研究類(lèi)群形態(tài)特征的相似程度,便將其分門(mén)別類(lèi)。而此后的分類(lèi)學(xué),則力求反映物種的進(jìn)化歷程及其物種之間的親緣關(guān)系,并由此而產(chǎn)生了系統學(xué)。

  林奈的分類(lèi)法之所以能會(huì )成為目前最通行的分類(lèi)法,更重要的還在于林奈在分類(lèi)法中,首次連續采用了雙名命名法,按照這種方法,每種植物用兩個(gè)拉丁名稱(chēng)(屬名和種名)表示,由于他所用的命名方法簡(jiǎn)單,因而減輕了植物學(xué)家的論述工作,各種植物也有了明顯的特征和名稱(chēng)。

   分類(lèi)法遭遇“通貨膨脹”

  20世紀50年代以來(lái),由于自然科學(xué)新成就在生物學(xué)研究中的廣泛應用,更使生物學(xué)的研究逐步深入到分子結構與功能水平。DNA技術(shù)使動(dòng)物分類(lèi)法發(fā)生了巨大變化。鳥(niǎo)類(lèi)的分類(lèi),是受DNA技術(shù)影響最大的部分。

  鳥(niǎo)類(lèi)科學(xué)的形態(tài)分類(lèi)學(xué)的研究始于18世紀中期。林奈利用雙名法對大量的新種進(jìn)行分類(lèi)命名,奠定了鳥(niǎo)類(lèi)分類(lèi)的基本體系。此后,形態(tài)分類(lèi)學(xué)經(jīng)歷了林奈時(shí)期、達爾文時(shí)期、赫胥黎時(shí)期,致使物種的概念經(jīng)歷了模式種、生物種到演化種的過(guò)程。

  為適應飛翔生活,鳥(niǎo)類(lèi)的身體較為特化,如身體呈流線(xiàn)型,體表被羽毛等。特化固然對鳥(niǎo)類(lèi)帶來(lái)了好處,卻在分類(lèi)上帶來(lái)不便。許多有親緣關(guān)系的鳥(niǎo),體態(tài)差別巨大,而一些毫不相干的鳥(niǎo),卻如同一個(gè)模子里刻出來(lái)的。

  鳥(niǎo)類(lèi)分類(lèi)最早時(shí)期對新種的鑒定,由于否認個(gè)體水平的變異,不承認種下分化,僅憑與模式標本的比較分析,稍有差異就被認定為新種,由此導致將大量的區域性變異形成的亞種誤定為新種。

  20世紀70年代,DNA雜交技術(shù)已發(fā)展成熟。大規模應用此技術(shù)于鳥(niǎo)類(lèi)的系統分類(lèi)研究中,主要是美國耶魯大學(xué)西布利實(shí)驗室的工作。西布利自1974年至1986年,一直從事此項研究,共產(chǎn)生了26554個(gè)鳥(niǎo)類(lèi)DNA雜交分子,包括代表所有現生鳥(niǎo)類(lèi)各目、科的1700多個(gè)代表種鳥(niǎo)類(lèi)。在大量的研究結果基礎之上,提出了新的鳥(niǎo)類(lèi)分類(lèi)系統。所以,目前鳥(niǎo)類(lèi)的分類(lèi)系統存在兩套:傳統分類(lèi)與DNA分類(lèi)。

  隨著(zhù)DNA技術(shù)的不斷發(fā)展,類(lèi)似的情況在分類(lèi)學(xué)中出現得越來(lái)越多。

  方盛國指出盡管現在分類(lèi)法需要考慮的因素很多,但林奈分類(lèi)法中以形態(tài)學(xué)特征為主還是個(gè)主流。目前基因的、分子水平的技術(shù)考量指標加入了分類(lèi)行列,只會(huì )使得分類(lèi)越來(lái)越趨于細化。

  分類(lèi)細化帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題是“分類(lèi)學(xué)通貨膨脹”。

  這個(gè)觀(guān)點(diǎn)由倫敦帝國學(xué)院的梅斯(GeorginaMace)提出。隨著(zhù)研究深入,不少亞種被定為新物種。但是從長(cháng)遠看,“通脹”也必然帶來(lái)物種的貶值。假如用最小的區別就能定義一個(gè)物種,那么物種的概念就會(huì )失去意義。

  此外研究人員的個(gè)人習慣也正影響分類(lèi)學(xué)的發(fā)展,由于一些研究者喜歡區分品種,而另一些則不喜歡,很多物種的分類(lèi)數量發(fā)展失衡。

  由于物種數量膨脹太快,我們現在甚至很難判斷,在一定范圍內,物種滅絕是加速了,還是變緩了。

  分類(lèi)的故事

  博爾赫斯以小說(shuō)家的獨特趣味建立了一套動(dòng)物分類(lèi)法。

  盡管分類(lèi)法誕生之初就是便于人們對某種事物有統一認識。然而,這個(gè)“一致性”卻并非如此簡(jiǎn)單就能獲得。重要的是,這些見(jiàn)解不一定來(lái)自生物學(xué)本身,而可能由其他因素衍生出來(lái)。文化的、保育的甚至是倫理學(xué)的力量,都或多或少地影響著(zhù)生物分類(lèi)法的發(fā)展與變化。

  大熊貓 Ailuropoda melanoleuca

  大熊貓的分類(lèi)主要有3個(gè)觀(guān)點(diǎn):屬于浣熊科;屬于熊科大熊貓屬;與小熊貓一起,建立貓熊科。

  1885年,英國學(xué)者邁瓦爾特(Mivart)首次提出大熊貓屬于浣熊科。此前,法國動(dòng)物學(xué)家熱爾韋(Gervais)就已經(jīng)提出大熊貓屬于熊科的觀(guān)點(diǎn)。至上世紀中晚期,西方學(xué)者通過(guò)分子生物學(xué)方法,推導出大熊貓大約在150萬(wàn)至250萬(wàn)年前從熊類(lèi)中分離出來(lái)。目前,大多數西方學(xué)者擁護該觀(guān)點(diǎn)。世界自然保護聯(lián)盟(IUCN)瀕危物種紅皮書(shū)和瀕危野生動(dòng)植物物種國際貿易公約(CITES)附錄等國際文件均將大熊貓歸入熊科。

  也有人認為大熊貓應單立為一科。大熊貓科最早由英國學(xué)者波考克(Pocock)提出。1986年,北京動(dòng)物園等單位對大熊貓系統解剖和器官組織觀(guān)察,認為大熊貓許多特點(diǎn)是繼祖先而來(lái),理應單獨為一科。在《中國動(dòng)物志·食肉目》中也明確了大熊貓科的分類(lèi)地位。

  在中國,這是一種被普遍接受的觀(guān)點(diǎn)。持此觀(guān)點(diǎn)的學(xué)者認為,大熊貓與熊科、浣熊科動(dòng)物有較大的差異。比如說(shuō),大熊貓吻部明顯較短,骨骼要比熊類(lèi)粗壯厚重,腰和盆腔相對較大等。

  普里勃草地林跳鼠 Zapus hudsonius

普里勃草地林跳鼠的獨立物種地位影響到了它的保護級別!

  美國落基山脈的普里勃草地林跳鼠也給分類(lèi)學(xué)家們帶來(lái)了困擾。為了確定它們是否值得保護,美國魚(yú)類(lèi)及野生動(dòng)物管理局請來(lái)科學(xué)家進(jìn)行研究。結果表明,普里勃草地林跳鼠是一種獨特的物種。

  自1998年以來(lái),普里勃草地林跳鼠因此名正言順地被視為一類(lèi)瀕危物種。然而,2006年年初,人們對普里勃草地林跳鼠的分類(lèi)又產(chǎn)生了質(zhì)疑。當時(shí),生物學(xué)家雷美(RobRamey)發(fā)現,普里勃草地林跳鼠的基因與一種較常見(jiàn)的比爾洛奇(Bear Lodge)草地林跳鼠相同。這樣一來(lái),普里勃草地林跳鼠成了一個(gè)瀕危的亞種,保護的迫切性相對降低了。2005年,美國內政部長(cháng)諾頓(Gale Norton)就因此并提議將普里勃草地林跳鼠從政府制定的瀕危物種名單中剔除。

  美國地質(zhì)勘測學(xué)家提姆·金(TimKing)卻堅定地指出普里勃草地林跳鼠與其他種類(lèi)的草地林跳鼠是截然不同的。而美國國家生態(tài)系統丹佛研究中心的生物學(xué)家羅伯遜(ErinRobertson)稱(chēng):“科學(xué)家們一直強調這種草地林跳鼠的獨特性以保證其繼續受到保護!

 北極熊Ursus maritimus

北極熊的瀕危困境使人很難將它降格為棕熊的亞種! 

  今年年初,美國政府開(kāi)始考慮評估把北極熊列入《瀕危物種法案》的保護范圍。由于受到全球暖化效應的影響,北極地區的冰蓋正在快速縮小。這直接影響到北極熊的生存。因此,北極熊被認為是未來(lái)幾十年內可能滅絕的動(dòng)物中,最大型、最受關(guān)注的一種。

  不過(guò),研究者一直對北極熊的獨立物種地位頗有微辭。

  盡管外觀(guān)差別很大,但北極熊與棕熊依然可以雜交繁衍。

  這兩種動(dòng)物之間沒(méi)有明顯的“生殖隔離”現象,而這種現象卻是物種區別的根本標志。

  研究發(fā)現,北極熊和棕熊的親緣關(guān)系確實(shí)非常近。兩者出現明顯差異,不過(guò)是大約20萬(wàn)至50萬(wàn)年前的事情。換言之,在北京猿人的時(shí)代里,北極熊這種動(dòng)物尚未出現。而最新的DNA研究同樣支持這一觀(guān)點(diǎn)。

  因此,一些動(dòng)物學(xué)家主張,將棕熊與北極熊這兩個(gè)物種合并,讓其中的一個(gè),成為另一個(gè)的亞種。不過(guò),這樣的主張同樣面臨動(dòng)物保護者的阻撓,他們認為北極熊被當作一個(gè)獨立物種已經(jīng)很久,大家都已經(jīng)接受了這樣的觀(guān)點(diǎn)。更重要的是,一旦獨立物種地位取消,那么北極熊保護工作就可能被削弱。

  黑猩猩Pan troglodytes

  美國耶魯大學(xué)教授西布利(CharlesSibley)等研究者從1973年開(kāi)始使用DNA技術(shù)進(jìn)行動(dòng)物分類(lèi)研究。20世紀80年代以來(lái),他們開(kāi)始研究比對靈長(cháng)目動(dòng)物的DNA.結果發(fā)現,在黑猩猩、倭黑猩猩、大猩猩與人類(lèi)中,黑猩猩與倭黑猩猩兩種最為接近,只有0.7%的差異。而人類(lèi)與這兩種黑猩猩之間的差異,則僅為1.6%.人與黑猩猩之間的DNA差異遠小于很多其他被歸在同一屬內的動(dòng)物。一些科學(xué)家因此提出,按照目前的分類(lèi)法,人類(lèi)是靈長(cháng)目人科人屬的惟一物種。但從人與黑猩猩的DNA相似性來(lái)看,人不可能獨立成科,甚至不可能獨立成屬,而應該與另外兩種黑猩猩歸入同一屬。

  現在的問(wèn)題是,林奈確立的動(dòng)物分類(lèi)法后來(lái)衍生出一個(gè)重要的規則,即優(yōu)先命名規則。根據《動(dòng)物命名國際公約》,人屬(Homo)這個(gè)屬名先于黑猩猩屬出現,所以,黑猩猩與倭黑猩猩都應該歸于此屬,獲得“人”的合法地位。很顯然,這是一個(gè)大多數人無(wú)法接受的要求。

  新知專(zhuān)題采寫(xiě)本報記者李健亞

  本專(zhuān)題感謝:

  王文采(中科院植物研究所研究員,院士)

  汪子春(中科院自然科技史研究所研究員)

  方盛國(浙江大學(xué)生命科學(xué)院教授)

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