对生物的很多分类，可能都错了？

19世纪，达尔文提出了进化理论。他同时认为，地球上所有生命都在同一棵进化树上彼此相连。这改写了生物学发展的历史。

自此，生物学家开始尝试对生物和它们之间的亲缘关系进行更细致的分类。

在达尔文时代，以及20世纪大部分时间里，外观通常是进化生物学家判断的全部依据。他们只能通过观察动植物的结构和外观，来确定生命进化树的各个分支。

生命形式根据某些相似性而被分类，这些相似性被认为是一起进化的产物。比如，人类所属的灵长类动物曾被认为是蝙蝠的近亲，因为我们的骨骼和脑都有不少相似之处。

然而，进入21世纪后，随着快速基因测序技术的发展，生物学家现在能够使用基因（分子）数据，来帮助拼凑物种之间的进化关系。DNA技术推翻了许多动植物原本的“家谱”。

这些新证据常常证明，我们曾经认为密切相关的生物体实际上属于进化树上截然不同的分支。在灵长类和蝙蝠的例子中，DNA数据现在已经将我们归入了一个“大家庭”，这个“大家庭”中包括啮齿动物（大鼠和小鼠）和兔子。更令人惊讶的是，蝙蝠与牛、马甚至犀牛的关系，比它们与人类的关系更加密切。

近日，一组科学家首次将基于形态学的进化树与基于分子数据的进化树进行了比较，并根据生物的地理位置绘制、分析了它们。结果发现，原先按外观形态分类的传统进化树，很多可能都是错误的。研究已发表在《通讯·生物》上。

基于形态的传统进化树

解剖学家恩斯特·海克尔（1834-1919）是最早绘制进化树的人之一，他试图表明主要的生命形式群之间的关系。

海克尔的绘图对生物进行了精彩的观察，甚至影响到了19和20世纪的艺术和设计。他的系统树几乎完全基于这些生物体的外观和胚胎的发育情况。

海克尔绘制的进化树。（图／Ernst Haeckel）

除了外观，还有一个重要的证据是达尔文和他同时代的科学家所熟知的。

达尔文注意到，那些看起来具有最接近的共同祖先的动植物，在地理上经常被发现聚集在一起。

如今科学家也认同，物种的地理位置是它们相关性的另一个强有力的指标，也就是说，生活在一起的物种更有可能属于同一个系统树。

DNA信息揭示出分子树

大约30年前，科学家开始使用DNA数据来建立分子树，它从分子层面揭示了物种之间的关系。

不少基于DNA数据的分子树和经典的进化树结论并不一致，甚至因此改写了生物教科书。

一个经典的例子是，树懒和食蚁兽、犰狳、穿山甲和土豚曾经被认为属于一个叫作“贫齿动物”（edentate）的群体，因为它们在解剖学上有相同之处。

然而，分子树显示，这些特征实际上在哺乳动物树的不同分支中独立演化。事实证明，土豚与大象的亲缘关系更紧密，而穿山甲则与猫和狗的关系更密切。

那么，外观形态、地理位置和遗传进化之间的复杂关系究竟是怎样的呢？

在这项新研究中，团队首次交叉引用了一系列动植物的地理信息、DNA数据和外观，研究了48个动植物群的基于外观或分子的进化树，其中包括了许多不同种类的生物，从蝙蝠、狗、猴子，到蜥蜴、松树等等。

他们发现，与基于外观的传统进化树相比，基于DNA数据的进化树与物种的位置相匹配的可能性高出三分之二。换句话说，按分子树归类的生物，通常在地理上生活得也更近，两者的匹配度更高。

颜色和图例表示每个目下的成员在地理上的分布。分子数比形态书能更好地将这些颜色组合在一起，这说明分子所展示的分类与生物地理更吻合。（图／Oyston, J. et al., 2022）

这说明，趋同进化（两个遗传上不相关的生物群独立进化出同一种特征）比我们先前认为的要普遍得多，而仅仅依靠形态特征的分类很有可能会带来错误的结论。

进化的解决方案

进化看上去是在不停地发明新的解决方案，好像几乎不存在什么限制，但它的招数可能比想象的要少。因此，动物有可能看上去惊人地相似，只是因为它们已经进化到进行类似的工作或者以类似的方式生活。

鸟、蝙蝠和已灭绝的翼龙都有或曾有过用于飞行的骨质翅膀，而它们的祖先都有用于行走的前腿。相似的翅膀形状和肌肉在不同的群体中进化了出来，因为在空气中产生推力和升力的物理学原理都是一样的。

这和眼睛的例子异曲同工。眼睛在动物中可能已经进化出了数十次，而且只有几种最基本的“设计”。我们的眼睛和鱿鱼的眼睛很相似，都有晶状体、虹膜、视网膜和视觉色素。鱿鱼与蜗牛、蛞蝓和蛤蜊的亲缘关系比和我们的关系更近。但它们的许多软体动物近亲却只有最简单的眼睛结构。

鱿鱼的眼睛。（图／Klaus Stiefel, Flickr, CC BY-ND）

鼹鼠至少有四次进化为看不见的洞穴生物，它们发生在不同大陆，在哺乳动物树的不同分支中。澳大利亚有袋类的鼹（与袋鼠关系更密切）、非洲金鼹（与土豚关系更近）、非洲鼹鼠（啮齿动物）以及欧亚和北美鼹鼠（被园丁所喜爱，它们与刺猬关系比这些其他“鼹鼠”更近）都沿着类似的路径进化。

重新思考分类

事实上，分子数据相比于形态学的优势还有很多。比如，很多时候，形态分类是很主观的，不同的形态学专家对同一种特征可能会有不一样的解读。但随着测序技术的发展，DNA数据或许能够带来更客观的视角。

当然，我们对物种之间关系的认识从来都不是确定的。新的研究方法日新月异，往往也会带来不断深入的新发现和认识。

#创作团队：

撰文：Takeko

排版：雯雯

#参考来源：

https://theconversation.com/evolutionary-tree-of-life-modern-science-is-showing-how-we-got-so-much-wrong-185077

https://www.bath.ac.uk/announcements/study-suggests-that-most-of-our-evolutionary-trees-could-be-wrong/

https://bigthink.com/life/evolutionary-trees-phylogeny-anatomy-geography/

#图片来源：

封面图&首图：Morten Brekkvold, Flickr, CC BY-NC-SA