微生物的进化系统发育和分类鉴定

一、进化的测量指征
1. 合适的进化指征应满足的条件 ① 存在的普遍性 ② 序列的同源性 ③ 序列的线性 ④ 序列的保守性
蛋白质、RNA和DNA序列进化变化的显著特点是进化速 率相对恒定，也就是说，分子序列进化的改变量(氨基酸 或核苷酸替换数或替换百分率)与分子进化的时间成正比。
大量的资料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能 重要的区域，比功能不重要的分子或分子区域进化变化速 度低。
7、纯培养物：某一培养物是由单一微生物细胞繁殖产 生的，就称为该微生物的纯培养物。
8、克隆: 是从单个亲本细胞得来的细胞群体。
二、微生物的命名
国际细菌命名法规 ：
1 新种的命名不应与已发表的真菌，藻类、原生动物同名。 2. 种名要用拉丁文, 用双名法表示，新种要有典型菌株，新属要有
典型种，并要同时发表菌种的保藏号。 3. 新种(属)要在“国际系统分类细菌学杂志”(IJSB)上发表。 4. 菌名的更改要得到仲裁委员会同意，并发表在IJSB上才能有效。
基因的垂直传递不是影响生物进化的唯一过程
第二节 微生物的分类单元和命名
一、生物的分类单元
界 （Kingodm） 门 (phylum) (亚门) 纲 (Class) (亚纲) 目 (order) (亚目) 科 (family) (亚科) 族 (group) (亚族) 属 (genus) (亚属) 种 (species)
“双名法”
双名法规定:一个生物的种名,由“属名+种名”构成，用斜体表示。
属名 用来描述主要特征、构造或者科学家的名字。 属名第 一个字母要大 写。
种名 用来描述颜色、形状、来源或科学家的名字。种名第一个字母小写。 如： Escherichia coli
4、菌株（strain） 从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可
以称为微生物的一个菌株；用实验方法（诱变等）所获得的 某一菌株的变异型，也可以称为一个新的菌株，以便与原来 的菌株相区别。
5、标准菌株：又称模式菌株，通常是人们最先发现，并 进行过描述具有典型特征的菌株。
6、培养物：指一定时间一定空间内微生物的细胞群或生 长物。
Eubacteria （真细菌界）
Archaebacteria （古细菌界）
Eukarya （真核生物界）
Carl Woese利用16S rRNA建立分子进化树
进化树意义：将生物分为三界（细菌、古生菌、 真核生物）
随着资料的进一步积累，系统树还会做进一步 修改
生物间存在广泛的水平的或横向的基因交换
微生物分类的基本单位是“种”
种：分类特征高度相似、而又与同属内的其它种存在明显差异的菌 株群。
微生物的种具有如下特征: 1. 形态、生理特征相同。 2. 有共同的起源。 3. 是分类的基本单位，也是进化的单位。 4. 是繁殖的单位，同种才能产生后代，不同的种不能产生后代。 5. 种有遗传的稳定性，同时也存在变异性。 6. 目前，DNA同源性在70%以上，16s rRNA同源性达97%以上的 菌株定位一个种
ห้องสมุดไป่ตู้
2. rRNA作为进化的指征
16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的“分子尺” 或“分子计时器” ：
1）rRNA具有重要且恒定的生理功能； 2）在16S rRNA分子中，既含有高度保守的序列区域，又有中度保守 和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同的各类生物亲缘关 系的研究； 3）16S rRNA分子量大小适中(1540nt)，便于序列分析； 4）rRNA在细胞中含量大(约占细胞中RNA的90%)，也易于提取；
5）16S rRNA普遍存在于真核生物和原核生物中(真核生物中其同 源分子是18S rRNA)。因此它可以作为测量各类生物进化的工具。
缺陷：rRNA普遍高的保守性使得其在相近种、型分类鉴定时分辨力较 差；操作相对较复杂。
3. rRNA的顺序和进化
培养微生物
提取总的DNA作为模板 PCR反应扩增16SrDNA片段 rDNA序列测定
种以下的分类术语：
1、亚种（subspecies，subsp，ssp．） 是种的进一步细分的单元，是正式分类单元中最低的分
类等级。一般是指菌种在某一个特征上与模式种有明显而稳 定的差异，但又不足以区分为新种。
2、型（type） 是同一细菌种内显示很小生物化学与生物学差异的菌株，
常用于细菌（尤其是致病菌）中紧密相关菌株的区分。
分析比较 微生物之间的系统发育关系
4. 基于rRNA的系统发育树
系统发育树（phylogenetic tree）：在研究生物进化和系统分类中， 用以概括各种（类）生物之间亲缘关系的树状分枝的图形。分为有 根树和无根树两种。
一般系统发育树
伍斯等根据某些代表生物16S rRNA(或18S rRNA)序列比较，首次 提出了一个涵盖整个生命界的系统树。这是一颗有根树，rRNA序 列分析表明，它最初先分成两支：一支发展成为今天的细菌(真细 菌)；另一支是古生菌--真核生物分支，进化过程中进一步分叉分别 发展成古生菌和真核生物。
化学型(chemovar): 产生某种化合物或其产量异常。 致病型(pathovar): 对一个或多个寄主的致病反应。 噬菌体型(phayovar): 对噬菌体的反应。 血清型(serovar): 抗原特性。
3、群（population)： 在自然界中有些微生物的种类其特征介于两个种之间,彼
此不易严格区分,于是我们就把这两个种和介于它们中间的一 些微生物统称为一个“群”。
第 12 章
微生物的进化、系统发 育和分类鉴定
目的要求： 通过本章学习，要求学生掌握：
1、进化指征的选择 2、微生物分类学的基本知识 3、微生物的分类鉴定方法 重点：
微生物的分类依据及方法。 难点：
代表原核微生物的拉丁学名和主要特点。
微生物分类是按微生物的亲缘关系和相似程度 把微生物归入各分类单元或分类群(taxon)，以得到 一个反映微生物进化的自然分类系统、可供鉴定用 的检索表以及可给出符合逻辑的名称的命名系统。 所以微生物分类的具体任务就是分类 （classification）、鉴定（identification）与命名 （nomenclature）。