三域系統和生物分类学

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三域系統和生物分类学之间的区别

三域系統 vs. 生物分类学

三域系統是由美国微生物学家和生物物理学家卡尔·乌斯等人在1977年提出的細胞生命形式的分類，將原核生物分成了兩大類，起初稱為真細菌和古細菌。乌斯依據16S 核糖体RNA序列上的差別，認為這兩類生物和真核生物一起從一個具有原始遺傳機製的祖先（最後共同祖先）分別演化而來，因此將三者各置為一個「域」，作為比「界」高一級的分類系統，并分別命名為細菌域、古菌域和真核域。乌斯最初使用术语“界”来指代三个主要种系发生分组，并且这个命名法被广泛使用，一直到术语“域”在1990年被采用。 然而，rRNA樹有可能將演化太快的類群放錯位置（比如微孢子蟲）。有人認為生物的根源應該在真細菌之內，很多真細菌的類群在古細菌之前分支出來，很晚古細菌和真核生物才彼此分開。. 生物分類學（biotaxonomy）通常直接稱分類学（taxonomy；taxonomie；taxonomía），是一門研究生物类群间的异同以及异同程度，阐明生物间的亲缘关系、进化过程和发展规律的科学。要將生物分類，首先要知道生物與非生物的定義，但是我們似乎沒有辦法準確定義，以病毒來說，雖然可在其他生物體內寄生並複製，但在生物體外卻沒有一般生物的特徵如製造或攝取營養，生殖等現象。又如引起瘋牛病的朊粒（prion）可以造成感染卻無DNA成分，一直以來，DNA被視為生命遺傳物質，經由與RNA的轉錄轉譯過程，形成蛋白質，再進一步形成組成細胞的各個部分，如細胞膜、胞器等，而細胞則是我們長久以來所認為組成生命體的最小單位。 这种分类应该反映不同生物体间的进化树关系。分类学把生物划分为不同的群，而系统学试图寻找生物之间的关系。占主导地位的分类法是林奈氏分类系统（Linnaean），它包括一个属名和种加词。.

原核生物界

原核生物界（Kingdom Monera）是。1969年提出的五界系统（five kingdoms, 动物界、植物界、真菌界、原生生物界与原核生物界）仍然使用此概念。1970年代中期，明确了古菌与细菌的亲缘距离不比古菌与真核生物的距离更近，这导致了原核生物界这一概念被一部份人放弃。取而代之的是三域系统。 注意，原核生物界(Monera)在起初的一段时间里，并不包括蓝藻，而是因蓝藻具有光合作用而把它分入植物界。.

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古菌

古菌（Archaea，来自，意为“古代的东西”）又稱古細菌、古生菌或太古生物、古核生物，是单细胞微生物，构成生物分类的一个域，或一个界。这些微生物属于原核生物，它們與细菌有很多相似之處，即它们没有细胞核与任何其他膜结合细胞器，同時另一些特徵相似於真核生物，比如存在重复序列与核小体。 过去曾经将古菌和细菌一同归为原核生物，并将其命名为“古细菌”，但这种分类方式已过时。事实上古菌有其独特的进化历程，并与其它生命形式有显著的生化差异，所以现在将其列为三域系统中的一个域。在这个系统中，古菌、细菌与真核生物各为一个域，并进一步划分为界与门。到目前为止，古菌已被划分为公认的四个门，随着进一步研究，还可能建立更多的门类。在这些类群中，研究最深入的是泉古菌门与广古菌门。但对古菌进行分类仍然是困难的，因为绝大多数的古菌都无法在实验室中纯化培养，只能通过环境宏基因组检测来分析。 古菌和细菌的大小和形状非常相似，但少数古菌有不寻常的形状，如嗜鹽古菌拥有平面正方形的细胞。尽管看起来与细菌更相似，但古菌与真核生物的亲缘关系更为密切，特别是在一些代谢途径（如转录和转译）有关酶的相似性上。古菌还有一些性状是独一无二的，比如由依赖醚键构成的细胞膜。与真核生物相比，古菌有更多的能量来源，从熟悉的有机物糖类到氨到金属离子直到氢气。（如）可以以太阳光为能源，其它一些种类的古菌能进行；但不像蓝藻与植物，没有一种古菌能同时做到这两者而进行光合作用。古菌通过分裂、出芽、断裂来进行无性生殖，但没有发现能产生孢子的种类。 一开始，古菌被认为都是一些生活在温泉、盐湖之类极端环境的嗜极生物，但近来发现它们的栖息地其实十分广泛，从土壤、海洋、到河流湿地。它们也被发现在人类的大肠、口腔、与皮肤。尤其是在海洋中古菌特别多，一些浮游生物中的古菌可能是这个星球上数量最大的生物群体。现在，古菌被认为是地球生命的一个重要组成部分，在碳循环和氮循环中可能扮演重要的角色。目前没有已知的作为病原体或寄生虫的古菌，他们往往是偏利共生或互利共生。一个例子是，生活在人和反刍动物的肠道中帮助消化，还被用于沼气生产和污水处理。嗜极生物古菌中的酶能承受高温和有机溶剂，在被生物技术所利用。.

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微孢子蟲

微孢子蟲（學名：Microsporidia）為一門。它是由孢子形成的單細胞寄生蟲。目前多於一百萬種微孢子蟲中的1500種版命名。微孢子蟲只能寄生於動物宿主。大部份的動物物種都可以被微孢子蟲寄生，包括人類。它多數感染昆蟲，也是甲殼和魚的常見疾病。一般的来说，已经命名的微孢子蟲會專門感染指定的物種。而部分物種可能會感染人類，它們多是伺機感染原，在人體免疫力下降時才造成感染。 約有10%的物種是脊椎動物的病原。.

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系統發生樹

系統發生樹（phylogenetic tree）又稱演化樹或进化树（evolutionary tree），是表明被認爲具有共同祖先的各物種間演化關係的樹状图。是一種親緣分支分類方法（cladogram）。在图中，每個節點代表其各分支的最近共同祖先，而節點间的綫段長度對應演化距離（如估計的演化時間）。.

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细菌

細菌（学名：Bacteria）是生物的主要類群之一，屬於細菌域。也是所有生物中數量最多的一類，據估計，其總數約有5×1030個。細菌的個體非常小，目前已知最小的細菌只有0.2微米長，因此大多--能在顯微鏡下看到它們；而世界上最大的細菌可以用肉眼直接看見，有0.2-0.6毫米大，是一種叫納米比亞嗜硫珠菌的細菌。細菌一般是單細胞，細胞結構簡單，缺乏細胞核以及膜狀胞器，例如粒線體和葉綠體。基於這些特徵，細菌屬於原核生物。原核生物中還有另一類生物稱做古細菌，是科學家依據演化關係而另闢的類別。為了區別，本類生物也被稱做真細菌（Eubacteria）。古細菌與真細菌在生活環境、營養方式以及遺傳上有所不同。細菌的形狀相當多樣，主要有球狀、桿狀，以及螺旋狀。 細菌廣泛分佈於土壤和水中，或著與其他生物共生。人體身上也帶有相當多的細菌。據估計，人體內及表皮上的細菌細胞總數約是人體細胞總數的十倍。此外，也有部分種類分布在極端的環境中，例如溫泉，甚至是放射性廢棄物中，它們被歸類為嗜極生物，其中最著名的種類之一是海棲熱袍菌，科學家是在意大利的一座海底火山中發現這種細菌的。甚至在太空梭上也能生長。然而，細菌種類是如此多，科學家研究過並命名的種類只佔其中的小部份。細菌域下所有門中，只有約一半能在實驗室培養的種類。 細菌的營養方式有自养及异养，其中异养的腐生細菌是生态系统中重要的分解者，使碳循環能順利進行。部分細菌會進行固氮作用，使氮元素得以轉換為生物能利用的形式。細菌也對人類活動有很大的影響。一方面，細菌是許多疾病的病原體，包括肺結核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由細菌所引發。然而，人類也時常利用細菌，例如乳酪及酸奶和酒釀的製作、部分抗生素的製造、廢水的處理等，都與細菌有關。在生物科技領域中，細菌有也著廣泛的運用。 總的來說，這世界上約有5×1030 隻細菌。其生物量遠大於世界上所有動植物體內細胞數量的總和。細菌還在營養素循環上扮演相當重要的角色，像是微生物造成的腐敗作用，就與氮循環相關。而在海底火山和在冷泉中，細菌則是靠硫化氫和甲烷來產生能量。2013年3月17日，研究者在深約11公里的馬里亞納海溝中發現了細菌。其他研究則指出，在美國西北邊離岸2600米的海床下580米深處，仍有許多的微生物根據這些研究人員的說法：「你可以在任何地方找到他們，他們的適應力遠比你想像的還要強，可以在任何地方存活。.

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细胞

细胞（Cell）是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小单位，也经常被称为生命的积木（病毒仅由DNA/RNA组成，并由蛋白质和脂肪包裹其外）。 in Chapter 21 of fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.

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细胞核

细胞核（nucleus）是存在於真核細胞中的封閉式膜狀细胞器，內部含有細胞中大多數的遺傳物質，也就是DNA。這些DNA與多種蛋白質，如組織蛋白複合形成染色質。而染色質在細胞分裂時，會濃縮形成染色體，其中所含的所有基因合稱為核基因組。細胞核的作用，是維持基因的完整性，並藉由調節基因表現來影響細胞活動。 細胞核的主要構造為核膜，是一種將細胞核完全包覆的雙層膜，可使膜內物質與細胞質、以及具有細胞骨架功能的網狀結構核纖層分隔開來。由於多數分子無法直接穿透核膜，因此需要核孔作為物質的進出通道。這些孔洞可讓小分子與離子自由通透；而如蛋白質般較大的分子，則需要攜帶蛋白的幫助才能通過。核運輸是細胞中最重要的功能；基因表現與染色體的保存，皆有賴於核孔上所進行的輸送作用。 細胞核內不含有任何其他膜狀的結構，但也並非完全均勻，其中存在許多由特殊蛋白質、RNA以及DNA所複合而成的次核體。而其中受理解最透徹的是核仁，此結構主要參與核糖體的組成。核糖體在核仁中產出之後，會進入細胞質進行mRNA的轉譯。.

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真核生物

真核生物（学名：Eukaryota）是其细胞具有细胞核的单细胞生物和多细胞生物的总称，它包括所有动物、植物、真菌和其他具有由膜包裹着的复杂亚细胞结构的生物。 真核生物与原核生物的根本性区别是前者的细胞内含有细胞核，因此以真核来命名这一类细胞。许多真核细胞中还含有其它细胞器，如粒線體、叶绿体、高尔基体等。 由于具有细胞核，因此真核细胞的细胞分裂过程与没有细胞核的原核生物也大不相同。 真核生物在进化上是单源性的，都属于三域系统中的真核生物域，另外两个域为同属于原核生物的细菌和古菌。但由于真核生物与古菌在一些生化性质和基因相关性上具有一定相似性，因此有时也将这两者共同归于新壁總域演化支。 科學家相信，從基因證據來看，真核生物是細菌與古菌的基因融合體，它是某種古菌與細菌共生，異種結合的產物。.

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脱氧核糖核酸

--氧核醣核酸（deoxyribonucleic acid，縮寫：DNA）又稱--氧核醣核酸，是一種生物大分子，可組成遺傳指令，引導生物發育與生命機能運作。主要功能是資訊儲存，可比喻為「藍圖」或「配方」。其中包含的指令，是建構細胞內其他的化合物，如蛋白質與核醣核酸所需。帶有蛋白質編碼的DNA片段稱為基因。其他的DNA序列，有些直接以本身構造發揮作用，有些則參與調控遺傳訊息的表現。 DNA是一種長鏈聚合物，組成單位稱為核苷酸，而糖類與磷酸藉由酯鍵相連，組成其長鏈骨架。每個糖單位都與四種鹼基裡的其中一種相接，這些鹼基沿著DNA長鏈所排列而成的序列，可組成遺傳密碼，是蛋白質氨基酸序列合成的依據。讀取密碼的過程稱為轉錄，是根據DNA序列複製出一段稱為RNA的核酸分子。多數RNA帶有合成蛋白質的訊息，另有一些本身就擁有特殊功能，例如核糖體RNA、小核RNA與小干擾RNA。 在細胞內，DNA能組織成染色體結構，整組染色體則統稱為基因組。染色體在細胞分裂之前會先行複製，此過程稱為DNA複製。對真核生物，如動物、植物及真菌而言，染色體是存放於細胞核內；對於原核生物而言，如細菌，則是存放在細胞質中的拟核裡。染色體上的染色質蛋白，如組織蛋白，能夠將DNA組織並壓縮，以幫助DNA與其他蛋白質進行交互作用，進而調節基因的轉錄。.

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