动物系统发育与生命之树

动物系统发育重建了连接所有动物门的谱系分支模式，通过比较跨多个谱系的基因组规模分子数据，其解析度不断提高。

Definition

动物系统发育是动物界重建的进化历史，以分支树的形式表达，其中门之间的共同祖先是根据形态和分子特征推断出来的。

Scope

本主题解释了如何推断动物门之间的进化关系并将其描绘成生命之树。它涵盖了形态特征，特别是分子序列数据的使用，将两侧对称动物分为后口动物（Deuterostomia）和原口动物（protostome）超类蜕皮动物（Ecdysozoa）和冠轮动物（Lophotrochozoa），以及早期分支的非两侧对称动物门的定位。它还讨论了如何解读系统发育树以及为什么一些深层分支仍然不确定。

Core questions

• 如何从形态学和分子数据推断动物门之间的进化关系？
• 两侧对称动物的主要演化支有哪些？
• 动物中哪个谱系分支最早，为什么存在争议？
• 如何解读动物的系统发育树？

Key theories

两侧对称动物的三大演化支

分子系统发育学将两侧对称动物分为后口动物和两个原口动物超类：蜕皮动物（蜕皮的动物）和冠轮动物（螺旋卵裂和具触手冠的动物），取代了基于体腔类型的旧分类方案。

系统基因组学解析度

对许多类群的许多基因进行采样可以提高动物树的准确性，恢复得到良好支持的演化支，同时揭示数据有限或古老快速分歧导致分支未解决的地方。

Mechanisms

系统发育树是通过比较预期能反映共同祖先的特征来推断的。无论是解剖学特征，还是更强大的核苷酸和氨基酸序列，共享的衍生特征都通过最大似然法和贝叶斯推断等方法进行分析，以找到最能解释数据的树。系统基因组学研究连接或联合建模来自许多物种的数百个基因，这增加了对演化支的统计支持，但也可能在古老谱系快速连续分化或序列进化不均匀时暴露出冲突。

Clinical relevance

一个解析的动物树使生物学家能够根据亲缘关系预测研究不足的动物的性状，选择合适的模式生物以推广研究结果，并解释基因、寄生虫和发育机制在动物界中的分布。这属于教育范畴，并非临床建议。

History

赫克尔在19世纪绘制了第一批动物生命树。20世纪亨尼希的支序分类学方法基于共享衍生特征，使树的重建奠定了严格的基础。从20世纪90年代开始，核糖体RNA序列将两侧对称动物重组为蜕皮动物和冠轮动物，而21世纪的广泛系统基因组学研究，例如邓恩及其同事的研究，提高了整个树的解析度。

Debates

所有其他动物的姐妹群

海绵还是栉水母在动物中分支最早仍然存在争议，因为不同的数据集和序列进化模型会得出相互矛盾的答案，这对组织和神经系统的进化具有重大影响。

Key figures

• Ernst Haeckel
• Willi Hennig
• Carl Woese
• Gonzalo Giribet

Seminal works

• dunn2008
• hickman2020

Frequently asked questions

什么是蜕皮动物和冠轮动物？

它们是原口动物的两大演化支：蜕皮动物是蜕皮的动物，如节肢动物和线虫；冠轮动物包括软体动物、环节动物以及其他螺旋卵裂和具触手冠的门。

为什么动物树一直在变化？

随着更大、更好的分子数据集和改进的分析模型的出现，一些关系得到证实，而另一些关系，特别是深层和快速的古老分歧，则被修正。