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【摘要】自然界中存在著各式各样、形形色色的生物,自古以来人类基於了解自然、解释自然,甚至掌握自然的欲望,努力地去区分它们,并一一為它们命名。然而这些庞杂的生物种,就如同图书馆中大量的书籍般,除非加以妥善地归类编排,使一切井然有序,否则充其量只是一堆杂乱无章的讯息;因此,建立一套合理且实用的分类系统,是一项重要的工作。它可以提供人类一个正确的指标,去认识庞杂奥妙的大自然。

人类对物种的观念,自亚里斯多德以来,便一直受到古代西方哲学的唯物观点与基督宗教思想所支配。人们相信:各种生物皆由上帝所创造,因此物种无论经歷多少世代都不会改变。自然界由一套系统且有秩序的定律所支配,在这套所谓「自然体系」(Scala Naturae)的支配下,相似的物种间產生有秩序的阶序关系,并依其「稟赋」的差异,由简单到复杂,每一物种有其特定的位阶,而人类便处於所有的位阶的顶端。

这套观念发展到十八世纪中期,由瑞典植物学家林奈氏(C. Linnaeus, 17071778)提出二名法(binomen),企图以一套层次分明的分类系统,依据生物间形质的相似程度,将各种生物分门别类,并普遍地為生物分类学者所採用。

然而,1859年达尔文的《物种原始》一书出版之后,演化的观念便在生物的分类系统上注入了一股新生命,也引发生物学者对分类系统的省思与检讨。

传统的分类系统是否合理?其分类方法是否為一套放诸四海皆準的原则?它是否能够真正反映出生物之间的类缘关系?这一连串的问题在演化论被普遍接受后的二十世纪中期,引起许多分类学者热烈地质疑和讨论,於是各种生物分类学派纷纷被提出,形成今日百家争鸣的局面。

在这些纷杂的学派中主要可分為三大学派:一派是由米其那(C.D. Michener)、沙库尔(R.R.Sokal)与史尼斯(P.H.A. Sneath)等人在19401950年代所提出的数值分类法(Phenetics)。此外,由德国分类学家亨尼格(W. Hennig)在1950年所提出的群系分类法(Cladistics),以及辛普森(G.G. Simpson)、麦尔(E. Mayr)所提倡的演化分类学派(Evolution classification),也占有一席之地。

各个分类学派企图建立的分类系统,是一套具有一定的规则可循、客观且一致的分类系统;它必须能够忠实地反映生物间的类缘关系,而不受分类方法或是选取形质的不同,出现不同的分类结果。

本文将介绍各学派对生物分类不同的观点与方法,并比较各学派在理论与实际应用上的问题。

数值分类学派

这一派的学者认為:传统的分类方法仅仅依据少数的形质加以分类,主观认定的成分过重,且分类的结果往往随著形质选择的不同而有所不同;因此,他们主张透过分析生物大量的形质,比较彼此间的整体相似性,再依据生物形质的相似程度来建立分类系统。

他们尽其所能地寻找并量化各种生物的形质,将每种形质的量视為空间向量,每一个分类单元生物的各项形质组成多维空间,各性状的数据便决定该生物在此多维空间的位置,藉助电脑程式的分析运算,依据各个分类单元间距离的远近而分群,做成树形图(见图一)。在树形图中,关系越近的生物,表示其相似性越高。

将物种的各项形质做综合性的比较,而推演出生物间相互的类缘关系,在理论上这似乎是相当客观且合乎自然的,但是实际上数值分析学派在形质量化的标準与分析程式的选择上,仍有相当大的主观判断;也就是说,往往同一种生物会得到不同的形质数据,或是同一组数据採用不同的分析程式,会出现不同的分类结果。此外,生物形质上的相似性,是否能够真正反映彼此间的类缘关系,也是值得怀疑的。由於数值分析学派完全以形质做為分类的依据,而不考虑生物间的演化过程,缺乏生物哲学上的理论基础,因而有沦為纯粹机械性分类的倾向。

群系分类学派

这是最早将演化的观念引入生物分类系统的学派。他们主张生物分类必须能够具体地反映出生物间的亲缘关系,而最近共同祖先是反映亲缘关系最确切的方法。我们以图二来做说明,图中所表示的是四种生物(ABCD)的演化分歧时间关系:CD的共同祖先 t3较与B之间的共同祖先t2距离现今更近,此说明了CD之间的血缘关系近於BDBC;因此,CD被称為一对姊妹群(sister group)。透过姊妹群关系的确认,逐步地建立各分类单元之间,不同层次的亲缘关系。

姐妹群关系的确认,必须透过形质的分析来加以推断。他们将所有的生物形质分為同源(homologous)和非同源(analogous)形质。所谓同源形质是指来自於共同祖先的形质,又可以将其再区分成祖徵(plesiomorphy)与衍徵(apomorphy)两类,例如:图三中■代表祖徵,而▲则為由祖徵演化出来的衍徵,CD两个分类单元则具有共同的衍徵。

所谓非同源形质是指异源同形的现象,即形质结构相似,但源自不同的祖先,有的是趋同演化的结果,有的则是平行演化的结果。群系分类学派认為:只有共同的衍徵,才可以用来判定生物间亲缘关系的远近;因此,他们将焦点集中在生物间各种共同的衍徵,而排除共同的祖徵与非同源形质等干扰分类结果的形质,这是与数值分类学派相当不同的地方。

群系分类学派认為:任何一个自然类群不论其分类阶层的高低,均应源自於相同的祖先;因此,在分类的阶层上,他们严格地要求每一个分类单元必须為单系群(monophyletic group),即包括了其共同的祖先,与所有衍生的后代;而不承认仅包括共同祖先与一部分后代的并系群(paraphyletic group),以及同功异源的多系群(polyphyletic group)(见图四)。他们将所有的单元系归為一类,给予姊妹群同等的阶层级别,而形成一个层级分明的分类系统(见图五);但往往随著种类的增加,提高分类系统的复杂性,而使得阶级层次极多,造成实际应用上的不便。

群系分类学派在理论上,是合乎自然的分类方法。假设有一树状图真实地代表了生物间的演化关系,那麼它必定是唯一的,且涵盖了所有演化过程中形质的改变;因此,如果推论正确的话,以不同的共同衍徵所推导出的,应该都是同一个树状图。然而,问题却在於提供做為「正确推论」的资料相当有限,群系分类学派不仅必须区别同源和非同源形质,还要找出祖徵和衍徵之间的演化顺序,在这些过程中不免夹杂许多主观的认定。此外,分类阶层过多,以及混种生物的定位,亦是此派待解决的问题。

演化分类学派

演化分类学派与群系分类学派两者的相同点,在於两者皆由演化的观点出发,所不同的是前者强调以生物之间的相似性,做為建立亲缘关系的依据。他们认為,来自较近的共同祖先的后代间,其相似程度应该较高;但是分类的结果必须再以某些演化上较重要的形质加以检验,以确定结果是否符合生物演化的关系。

演化分类学派除了考虑生物演化过程中的分支顺序外,同时也考虑到各分支间的演化程度,因而在分类系统的制定上,產生了与群系分类学派不同的看法。我们以下面的例子(见图六)来说明:基於形态上的相似,一般我们都把蛇和鱷鱼归為一类,即所谓的爬虫类,但是从图中可以看出,鸟类与鱷鱼却有较近的亲缘关系;依据群系分类学派的分法,会把具有姐妹群关系的鸟和鱷鱼归属於同一分类阶层,而与蛇、哺乳类并列,完全不考虑鸟类在形态和生态上与其他分支有很大的差异,而严格遵守单元系的分类原则;因此,他们不承认「爬虫类」為一个自然的类群。

但是演化分类学派则认為,虽然鸟类与鱷鱼有密切的亲缘关系,但是鸟类在演化的过程中,进入了一个新的适应区位(adaptive zone),快速发展、演化的结果,造成了两者在形态和生态上极大的差异,故在分类上应把鸟类独立分出,而与形态和生态上相似的爬虫类(鱷鱼和蛇)并列,所以演化分类学派承认「并系群」的合法性。他们认為:同时考虑亲缘关系和演化的程度,可以更全面地反映生物演化的真实面;另一方面,他们较為主观、缺乏严格一致準则的分类方法,却是最受争议的地方。

尚未统一的生物分类学派

三个分类学派虽然理论不同,但也绝非壁垒分明,只是在部分方法和论点上有些的争议。有些分类学家尝试以折衷的方法,融合各派学说,截长补短,加以改进,试图提出一套更加完美且实用的分类方法。在生物分类的方法不断地演进发展的同时,必须配合我们对生物各方面的形质有更充分完整的认识和了解,方能釐清各学派的疑点,追溯正确的演化歷程,而建立一套真正合乎自然且客观的生物分类系统。

参考资料:

1. 郑乐怡 《动物分类原理与方法》 高等教育出版社 北京 1987.

2. Ridley M., "Classification and evolution", in:Evolution, pp.355382. Blackwell scientific publications, Boston, 1987.

3. Mayr, E. and P.D. Ashlock, Principles of systematic zoology, 2nd ed. McGraw-Hill, New York, 1991.

杨晓珮就读於台湾大学海洋研究所硕士班

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