2017-04-27
生物種(species)的概念最早由亞里士多德在距今約 2400 年前提出,自此以后,各學科的分類學家致力于將自然界中的生物個體劃定為某一個生物學分類單元。時至今日,由于物種的系統分類很難有統一的劃分標準,很多物種的分類仍然具有很大的爭議,而原核生物的系統分類尤其具有挑戰性。
原核生物的系統分類可分為三個獨立且相互關聯的領域:即分類(Classification)、命名(Nomenclature)和鑒定(Identification)。分類是根據細菌的相似性或親緣關系將細菌歸入到不同的分類類群;命名是根據國際細菌命名法規給細菌分類單元以科學名稱;鑒定是確定一個新的分類菌株是否是屬于已經命名的分類單元的過程。
原核生物的系統分類最初主要是依據表型數據,如細菌的形態(桿菌、球菌和螺旋菌)、革蘭氏染色、有無芽胞、有無鞭毛、是否能運動,生長條件,生理生化指標和致病性等。這些信息構成了第一版伯杰氏細菌手冊(1923)中細菌分類、鑒定的基礎。1947 年,第四屆國際微生物會議批準了細菌的命名法規。20 世紀 60 年代,DNA-DNA 雜交技術(DDH)引入用于衡量細菌之間的遺傳相關性,20 年后,該技術被廣泛用于細菌的分類。20 世紀 80 年代,隨著 PCR 技術的發展,16S rRNA 基因序列逐漸成為細菌系統分類的主要標的物。除了16S rRNA 之外,其它看家基因(dnaJ,dnaK,gyrB,recA 和 rpoB)也常用于多序列位點分型,作為細菌分類鑒定的參考。
隨著高通量測序技術的發展,測序成本不斷下降,而每年獲得的細菌全基因組序列數量呈現指數式增長,截止 2017 年 4 月 26 日,在 GenBank 數據中公布的原核生物的基因組序列數量為 96,625 個。大量基因組序列的可獲得,使細菌的分類鑒定邁入了一個全新的領域。基于全基因組平均核苷酸序列一致性(Average Nucleotide Identity,ANI)的分類方法成為細菌分類鑒定的金標準。