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  甘遜源 2009-06-08 00:00:00

  我們知道，生物的多樣性決定了我們對生物必須鑒定和分類。我們所看到的各種動物貓、狗、豬等及各種植物玉米、大豆、水稻等似乎很好識別，但如果涉及到罕見的生物，那么想知道這種生物究竟屬于我們所知道哪類生物時，就比較難了，如果是未知生物，就想知道它的親緣關(guān)系，這就是生物分類學。分類就是根據(jù)生物的相似和相互關(guān)系確定它的分類位置。分類學的歷史追溯到公元前384～322——亞里士多德時代，他的著作《動物歷史》中有很多關(guān)于分類的論述。但是，真正的生物分類學之父應(yīng)該是卡爾.林奈（Carl.Linnaeus，1707-1778）他提出的雙名制命名生物現(xiàn)在被生物學界普遍使用，他的著作《自然系統(tǒng)》對現(xiàn)代生物分類學發(fā)展起了很重要的作用。達爾文的《物種起源》對現(xiàn)代生物分類學發(fā)展起著更為重要作用，達爾文根據(jù)地質(zhì)學化石記錄得出生物進化的論點，進而提出生物有共同祖先的學說。無論是亞里士多德的《動物歷史》、林奈的《自然系統(tǒng)》還是達爾文的《物種起源》，所研究的生物分類都是高等動植物，這些生物具有復雜的形態(tài)結(jié)構(gòu)，根據(jù)比較胚胎學、比較解剖學和化石等證據(jù)就可以研究，但是細菌分類學研究就落后很多，盡管細菌是地球上Z古老的生物，它們已經(jīng)生存了30多億年，Z早由1683年荷蘭科學家列文胡克發(fā)明了顯微鏡，才diyi次“看”到了它們，直到1829年，丹麥細菌學家革蘭發(fā)明染色方法，開始了細菌的分類研究。細菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)簡單又缺少化石記錄，這就是細菌分類學起步較晚的原因，另外，直到18世紀末，德國科學家科赫找到了分純細菌的方法，在這基礎(chǔ)上才能對細菌進行鑒定和分類。 Z早研究細菌分類的是Orla-Jensen[1]，1909年他提出，甲烷氧化細菌是所有細菌的祖先，因為地球早期沒有有機物存在Z先產(chǎn)生的細菌必定是自養(yǎng)菌，甲烷比其它物質(zhì)更容易氧化，Kluyver和Van Niel[1]在1936年提出，球菌是Z原始的細菌，因為球菌的形態(tài)學Z簡單，球菌的融合就形成桿菌，弧菌來自桿菌，螺旋菌來自弧菌等，這些研究是猜測性的，沒有實驗依據(jù)，隨著人們對DNA分子認識及分子生物學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們認識到雖然細菌缺少化石記錄，但細菌細胞內(nèi)含的遺傳物質(zhì)DNA和RNA就記錄著細菌演化的歷史，盡管進化過程中會有基因突變，使基因組發(fā)生變化不同于原始的基因，但這種變化是緩慢的，基因組原始狀態(tài)的遺跡依然存在。如果比較二種細菌的核苷酸，它們的序列很相似的，這就是說這二種細菌有很近的親緣關(guān)系，同樣，核苷酸的表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)分析對于細菌分類也是十分重要，體現(xiàn)在細菌的行為功能上，如細菌染色性，細菌鞭毛[2]，細菌對各種糖的利用情況，這些表型特征對于細菌分類同等重要。這就是多相分類，Z先由Colwell[3]提出，多相分類包括表型、基因型、系統(tǒng)發(fā)育信息。 任何細胞要保持生命活動，必須不斷合成蛋白質(zhì)，合成蛋白質(zhì)的器官就是核糖體。核糖體由蛋白質(zhì)和核酸組成，分為大，小兩個亞基，組成核糖體的核酸就是rRNA，rRNA約占細菌RNA總量的80％，存在于所有的細菌中，原核生物rRNA分為5SrRNA、16SrRNA、23rRNA，它們位于同一操縱子上，rRNA分子在長期進化中具有保守性，核苷酸序列變化較緩慢，應(yīng)該是細菌系統(tǒng)分類發(fā)育標記分子（phylogenetic markers）。 自上世紀60年代開始，通過測定細菌DNA和rRNA進行細菌系統(tǒng)分類，主要方法簡述如下： 一、DNA G­­­­­­­­­+Cmol％ GC含量差異即可確定DNA的不同，常用3種方法 浮力密度法[4]，熔解溫度（Tm）法[5]，高壓液相色譜法[6]，如果二種菌的G­­­­­­­­­+Cmol％有顯著差異，就可以判定屬于不同種，但是G­­­­­­­­­+Cmol％相同也不能判斷屬于同一個種，因此，G­­­­­­­­­+Cmol％只具有否定價值。 二、DNA-DNA雜交 由于G­­­­­­­­­+Cmol％測定不能判定細菌的親緣關(guān)系，DNA-DNA雜交技術(shù)就彌補了G­­­­­­­­­+Cmol％的缺陷，它可以反應(yīng)細菌菌種間的DNA序列相似性程度，即細菌的DNA同源性。根據(jù)測定結(jié)果雜交率進行細菌分類，測定方法通常分為濾膜分子雜交方法[7，8]和復性速率方法[9，10]，膜分子雜交方法將DNA固定于支持物濾膜上，屬于固相雜交，而復性速率法在溶液中進行，屬于液相雜交，復性速率法比膜雜交方法重復性好，但這二種方法都受雜交溫度、離子濃度、DNA濃度、DNA片斷大小和雜交時間影響，操作復雜、可靠性差、操作時間長，因此又發(fā)展了微孔板方法[11，12]，DNA分子雜交方法可以認為是基因鑒別同一菌種的金標準，如果雜交率大于70％就判定是同一種菌種。 三、DNA-rRNA雜交 研究表明，細菌rRNA保守性比整個基因組保守性大，于是建立了DNA-rRNA雜交技術(shù)[13，14，15]，該技術(shù)通常使用膜雜交技術(shù)和液相雜交技術(shù)，由于該技術(shù)操作復雜、費時，并且在細菌分類上其應(yīng)用價值沒有測定rRNA序列有意義，所以該技術(shù)沒有被廣泛應(yīng)用。 四、rRNA寡苷酸測序技術(shù) 上世紀70年代，Carl Woese 等人[16，17]開始對細菌16SrRNA測序的研究，他們首先比較了原核生物16SrRNA寡核酸序列，進行細菌分類[18，19]，于是提出將生物界劃分為三界：古細菌界（Archaebacteria），真細菌界（Eubacteria）和真核生物界（Eukaryotes），從而動搖了生物界由原核生物和真核生物組成的觀念。1981年，Woese對細菌16SrRNA測定的寡序列進行了總結(jié)[20]，提出了一個生命進化樹（圖1），Woese 推測所有生物均由一個共同祖先Progenote進化。由于16SrRNA測序?qū)τ诩毦诸愑兄匾饬x，新發(fā)現(xiàn)的菌種必須測定16SrRNA序列，我國學者谷海瀛發(fā)現(xiàn)的有醫(yī)學價值的二種新菌[21，22]也進行了16SrRNA寡序列測定。 五、rRNA全序列分析法 由于PCR技術(shù)發(fā)展，測定16rRNA全序列變得更為容易，已有商品試劑盒出售，取代了寡核苷酸測序，使細菌系統(tǒng)分類更為完善了。1987年，Woses[23]根據(jù)細菌16SrRNA全序列結(jié)果提出更為精確的系統(tǒng)發(fā)育無根樹，但是16SrRNA序列分析也有其局限性，從單一分子序列推測整個生物界的系統(tǒng)進化容易產(chǎn)生誤差[24]，并且16SrRNA序列同源性更適用于屬以上分類單元，對于屬以下分類單元分辨率明顯低[25]。 六、16S-23SrRNA間區(qū) 前面已論述，16SrRNA序列測定已成為細菌種屬分類標準方法，但有其局限性，23SrRNA分子比較大（約3Kb），尚未在細菌的分類和鑒定中得到廣泛應(yīng)用，16S-23SrRNA間區(qū)（Intergenic Spacer Region，ISR）比16SrRNA相對變異大，因此，對于相近種及菌株的分類和鑒定應(yīng)用16S-23SrRNA ISR 已廣泛開展[26，27]，16S-23SrRNA ISR序列測定彌補了16SrRNA序列的缺陷，但有些菌株不能進行分型，要想廣泛應(yīng)用這一技術(shù)，需要建立更多菌株的16S-23SrRNA序列庫，以便對比研究。 七、其他進化同源基因的測定 在真核生物中，尤其是動物界，生物大分子血紅蛋白，細胞色素C等早已被用來研究進化的歷史，由于功能保守，它的基因稱為進化同源基因（Orthologues）.系統(tǒng)進化研究應(yīng)用廣泛的同源基因有熱激蛋白（Heat shock protein）基因、Rnase P RNA基因（RnpB）.gyrB等。 1．熱激蛋白主要是HSP60又稱伴侶蛋白chaperonin，分為Cpn60，60-65KD抗原，細菌共同抗原系，許多細菌分子伴侶基因序列已被測定，利用分子伴侶進行系統(tǒng)進化已取得很大進展[28]。 2．RnpB：核酶（Ribozymes）是具有酶活性的RNA分子。RNase P 是核糖核蛋白復合體，不同種細菌RNase P RNA基因序列變化很大。Herrmann等人[29] 利用RnpB基因序列對衣原體3個種進行了鑒定，認為其序列的不同可作為衣原體種區(qū)分的標記。 3．gyrB：gyrB是促旋酶B亞單位的基因，Hiroaki等[30] 對分枝桿菌gyrB序列分析認為gyrB 序列比16SrRNA序列更好的區(qū)分相似種。日本已建立關(guān)于gyrB序列數(shù)據(jù)庫，Suzuki等人[31]研究了海洋細菌gyrB基因序列認為種的水平上使用gyrB序列要優(yōu)于16SrRNA序列，Dauga[32]比較了腸桿菌科不同屬細菌的16SrRNA和gyrB序列。16SrRNA適用于較遠的親緣關(guān)系，而gyrB比較適用于種間或?qū)匍g關(guān)系的比較。Tacao等人[33]比較了氣單胞菌屬16SrRNA和gyrB基因序列，gyrB序列很好地區(qū)別氣單胞屬內(nèi)的菌種。 綜上所述，盡管分子生物學技術(shù)發(fā)展日新月異，我們對生命理解更加深刻，但生命有無共同祖先尚無答案。Woese 提出的生命三界論已被普遍接受，但這三者進化關(guān)系如何？是否存在更可靠的進化分子時鐘能夠構(gòu)建普適有根的系統(tǒng)發(fā)育樹？尚不可知。在細菌學分類中，表型鑒定和分子生物學鑒定綜合分析才能得出更為可靠的結(jié)論，但有時二者分類系統(tǒng)得出的結(jié)果是不一致的，無法統(tǒng)一，目前學術(shù)界尚不能解決這個問題，尤其對于分子生物學鑒定實驗尚不能在臨床實驗室普遍開展，有待于進一步研究探索。

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  vhlljxjz11537 2009-06-04 00:00:00

  你到這里來問可是走錯地方了。誰可能給你弄一篇4000字的綜述出來？偷懶也不是這么偷的。建議去vip和CNKI上找?guī)灼形牡倪@方面的綜述，剪切粘貼就OK。另，還是建議樓主花點精力在分生上，以后發(fā)文章不做分生怎么發(fā)高影響因子的阿？

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