伍斯三界理论提出后，国际上对生物的系统发育进行了更广泛的研究，除了继续对rRNA序列进行比较外，还广泛研究了其他特征，包括许多表型特征。研究结果表明：三界理论虽然是根据16SrRNA序列的比较提出的，但其他特征的比较研究结果也在一定程度上支持了三界生物的划分。表12-2概括介绍除rRNA序列之外与三界生物有联系的一些突出特征。?
表12-2 细菌、古生菌和真核生物的特征比较
特 征 有核仁、核膜的细胞核 共价闭合环形的DNA 复杂内膜细胞器 细胞壁含肽聚糖(胞壁酸) 膜脂特征 起动tRNA携带的氨基酸 多顺反子mRNA mRNA剪接、加帽、加尾 核糖体 大小 延伸因子2与白喉杆菌毒素反应 对氯霉素、链霉素、卡那霉素敏感性 对茴香霉素敏感性 依赖DNA的RNA聚合酶 聚合酶Ⅱ型启动子 代谢 有产甲烷的种类 有固氮的种类 有以叶绿素为基础的光合生物 有化能自养的种类 有贮存聚-β-羟丁酸颗粒的种类 在细胞中含气泡的种类 无 有 有 有 有 有 70S 无 敏感 不敏感 细菌 (真细菌) 无 有 无 有 酯键脂、直链脂肪酸 甲酰甲硫氨酸 有 无 70S 有 不敏感 敏感 古生菌 (古细菌) 无 有 无 无 醚键酯、支链烃 甲硫氨酸 有 无 80S 有 不敏感 敏感 真核生物 有 无 有 无 酯键脂、直链脂肪酸 甲硫氨酸 无 有 单一类型、含4个亚有数种、复杂、含8-12个有3种、复杂、含12-14个基 无 有 有 无 有 有 有 亚基 有 无 无 有 无 无 无 亚基 有 最近报导了第一个古生菌--詹氏甲烷球菌(Methanococcus jannaschii)的全基因组序列测定结果及其通过计算机软件与少数真细菌和真核生物全基因组序列所进行的初步比较，其结果虽未显示出古生菌与真核生物较真细菌亲缘关系更近的结论，但也初步证实了它是独立于其他两域生物的第三生命形式。古生菌作为当今仍生活在地球上某些极端环境(高盐、低PH、高温、高压或极端缺氧环境)的一个特殊群体(上述产甲烷球菌就是生活在2600m深、200大气压、94℃左右的海底火山口附近)，其特殊的生境与地球生命起源初期的环境有许多相似之处。因此三界学说的建立和发展，其主要意义并不在于目前研究所取得的某些结论，更重要的是它为进一步探讨生命起源和进化，进一
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步认识、研究和开发微生物资源提出了新的思路，它所提出的研究生物进化的技术方法使我们看到了揭开生命起源和进化之谜 的曙光。当然，随着研究的进一步深入，其学说也必然面临新的挑战*。
* Elizaheth Pennisi, 1999, Is it time to uproot the Tree of Life Science, 284:1305.
第二节 细菌分类
分类是认识客观事物的一种基本方法。我们要认识、研究和利用各种微生物资源也必须对它们进行分类。研究微生物分类理论和技术方法的学科称为微生物分类学(microbial taxonomy)。 分类学内容涉及三个相互依存又有区别的组成部分：分类、命名和鉴定。分类(classification)是根据一定的原则(表型特征相似性或系统发育相关性)对微生物进行分群归类，根据相似性或相关性水平排列成系统，并对各个分类群的特征进行描述，以便查考和对未被分类的微生物进行鉴定；命名(nomenclature)是根据命名法规，给每一个分类群一个专有的名称； 鉴定(identification或determination)则是指借助于现有的微生物分类系统，通过特征测定，确定未知的、或新发现的、或未明确分类地位的微生物所应归属分类群的过程。本节和后面二节主要以细菌和古生菌为例介绍微生物分类、命名和鉴定的有关知识。
一、分类单元及其等级?
分类单元(taxon,复数taxa)是指具体的分类群，如原核生物界(Procaryotae)、肠杆菌科
(Enterobacteriaceae)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)等都分别代表一个分类单元。 和其他生物分类一样，细菌的分类单元也分为七个基本的分类等级(rank或category)或分类阶元 ，由上而下依次是：界、门、纲、目、科、属、种。在分类中，若这些分类单元的等级不足以反映某些分类单元之间的差异时也可以增加\亚等级\即：亚界、亚门……亚种，在细菌分类中，还可以在科(或亚科)和属之间增加族和亚族等级。细菌分类单元的等级系统见表12-4。值得强调的是，分类单元的等级(阶元)只是分类单元水平的概括，它并不代表具体的分类单元。
除上述国际公认的分类单元的等级外，在细菌分类中，还常常使用一些非正式的类群术语。 如亚种以下常用培养物、菌株、居群和型；种以上常使用群、组、系等类群名称；近年伍斯 还在界之上使用域(domain)(他把全部生物分为古生菌域、细菌域和真核生物域，域下面再 分界)，把\域\作为分类单元的最高等级。下面简要介绍一些常用的类群术语。
培养物(culture)，是指一定时间一定空间内微生物的细胞群或生长物。如微生物的斜面培养物、摇瓶培养物等。如果某一培养物是由单一微生物细胞繁殖产生的，就称之为该细菌的纯培养物(pure culture)。
菌株(strain)，从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可以称为微生物的一个 菌株；用实验方法(如通过诱变)所获得的某一菌株的变异型，也可以称为一个新的菌株，以 便与原来的菌株相区别。菌株是微生物分类和研究工作中最基础的操作实体。由于同种或同 一亚种的不同菌株之间，某些生物学特性可能存在一定差异，就某些非鉴别性特征(不是定 种或界定亚种的特征)而言，不同菌株可能存在重要差别。因此在实际工作中，除了注意菌 株的种名外，还要注意菌株的名称。菌株名称常用数字编号、字母、人名、地名等表示。如 枯草杆菌ASI.398(?Bacillus subtilis? ASI.398)和枯草杆菌BF7658(?Bacillus subtil is? BF7 658)，分别代表枯草杆菌的两个菌株(ASI.398和BF7658分别为菌株的编号)，这两个菌株， 前者可用于生产蛋白酶，后者则可用于生产α-淀粉酶。
居群(population)，\一词也有人译为群体、种群或群丛等，是指一定空间中 同种个体的组合。每一个物种在自然界中的存在，都有一定的空间结构，在其分散的、不连 续的居住场所或分布区域内，形成不同的群体单元，这些群体单元就称居群。
型(form或type)，常指亚种以下的细分。当同种或同亚种不同菌株之间的性状差异，不足以分为新的亚种时，可以细分为不同的型。例如抗原特征的差异分为不同的血清型；对噬菌体裂解反应的不同分为不同的噬菌型等等。由于\一词既代表\型\又可代表\模式\，为避免混淆，现在对表示型的词作了修改，用\代替\。现将较常用的 型的含义及其表达方式列于表12-3中。
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表12-3 常用型的术语及其含义
中文译名 推荐使用的名称 生物型 血清型 致病型 噬菌型 形态型 biovar serovar pathovar phagovar morphovar 以前使用的同义词 biotype serotype pathotype phagotype lysotype morphotype 应用于只有下列性状的菌株 特殊的生理生化性状 不同的抗原特征 对宿主致病性的差异 对噬菌体溶解反应的差异 特殊的形态学特征 上述亚种以下类群名称，虽然是非法定的，但却是普遍使用的习惯用语，其含义相对而言较明确。在细菌分类中还常用群(group)、组(section)、系(series)等，这些类群名称用在不同场合，常常有非常不同的含义，可以是种水平上的类群，也可以代表属以上等级的分类 单元的集合。如《伯杰氏系统细菌学手册》第一版中，主要根据表型特征将全部原核生物分为33组。将假单胞菌属(Pseudomonas)内的90个种分为5组。因此，在阅读文献时应注意区别。下面分别介绍亚种以上等级正式分类单元的含义。
种(species)，是生物分类中基本的分类单元和分类等级。作为分类单元的等级，种的地位低于属而高于亚种这是十分明确的。种作为分类单元，它指的是\物种\，而物种概念目前还是生物学中尚未完全解决的问题。在高等生物中，物种通常被看作是彼此杂交能繁殖的 自然群体，这个群体与其他群体在生殖上是隔离的。在这里，\生殖隔离\被看作是区分物种的标准。由于原核生物缺乏严格意义的有性杂交，尽管也有人根据能否通过转导、转化、接合等途径进行基因物质交换来定种(称之为基因种(genospecies))，但因涉及基因交换机制的各种障碍，仅根据这个标准定种存在许多问题；目前还可根据基因序列资料来分种，如把DNA杂交同源性在60~ 70%以上，或者16SrRNA序列同源性达97%以上的菌株定为一个种。这一定种标准虽有其科学性，但在微生物分类中，目前尚难以普遍采用。实际上，目前微生物分类中已经描述的种仍主要是根据各种特征(其中主要是表型特征)综合分析划分的，因此微生物的种可以看作是 ：具有高度特征相似性的菌株群，这个菌株群与其他类群的菌株有很明显的区别。正由于微生物种的划分缺乏统一的客观的标准，分类学上已经描述的种潜在着不稳定性，有的种可能 会随着认识的深入，分种依据的变化而进行必要的调整。
亚种(subspecies)或变种(variety)，当某一个种内的不同菌株存在少数明显而稳定的变异特征或遗传性状而又不足以区分成新种时，可以将这些菌株细分成两个或更多的小的分类单元--亚种。亚种是正式分类单元中地位最低的分类等级。变种是亚种的同义词。在《国际细菌命名法规》(1976年修订本)发表以前，变种是种的亚等级，因\变种\一词易引起词义上的混淆，1976年后，细菌种的亚等级一律采用亚种，而不再使用变种。
属(genus)，是介于种(或亚种)与科之间分类等级，也是生物分类中的基本分类单元。通常是把具有某些共同特征或密切相关的种归为一个高一级的分类单元，称之属。在系统分类中，任何一个已命名的种都归属于某一个属。当某一个种与其他相关属的种具有重要的区别时， 也可以鉴定为只有一个种的属。就一般而言，微生物属间的差异比较明显，但属的划分也没有客观标准。因此，属水平上的分类也会随着分类学的发展而变化，属内所含种的数目也会由于新种的发现或种的分类地位的改变而变化。
属以上等级分类单元。像属的划分一样，系统分类中，把具有某些共同特征或相关的属归为更高一级的分类单元称为科；再把科归为目，……余此类推。值得提出的是：在一个完整的 分类系统中，每一个已命名的种都应该归属到某一个属、科、目、纲、门、界中，就像表12-4中所列举的普氏立克次氏体那样。但实际上，许多细菌类群其科、目等级的分类学关系还不明确，所以有相当一部分细菌的属未能归入相应的科目中。至于纲、门、界的划分，目前也主要处在积累资料的研究探
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讨阶段，所以细菌(原核生物)的分类迄今未能建立一个完整的分类系统，以使各种细菌在各个分类等级水平上都有明确的分类位置。
表12-4 细菌分类单元的等级系统及分类单元的学名
分 类 等 级 中文名称 界 英文名称 Kingdom 拉丁语名称 Regnum Gracilicutes(薄壁菌门) Scotobacteria(暗细菌纲) ales ineae aceae Rickettsiaceae(立克次氏体科) Rickettsiales(立克次氏体目) 分 类 单 元 学名词举例，根据《伯杰氏手册》?新版第一尾 卷(1984) Procaryotae(原核生物界) 亚界 Subkingdom Subregnum 门 Division Divisio 亚门 Subdivision Subdivisio 纲 亚纲 目 亚目 科 Class Classis Subclass Subclassis Order Suborder Family Ordo Subordo Familia 亚科 Subfamily Subfamilia oideae (族) (亚族) 属 亚属 种 Tribe Subtribe Genus Subgenus Species Tribus Subtribus Genus eae inae Rickettsieae?(立克次氏体族) Rickettsia?(立克次氏体属) Subgenus Species Rickettsia prowazekii?(普氏立克次氏体) 亚种 Subspecies Subspecies 二、分类单元的命名
生物名称分两类，一类是区域性的俗名(vernacular name)；另一类是国际上统一使用的名称，即学名(scientific name)。俗名是一个国家或地区使用的普通名称，如我们把引起人结核病的细菌叫\结核杆菌\，而英语称\，而俄语则称\убepky лёзная
палочка\。俗名的优点是在一定的区域内通俗易懂便于记忆，但俗名有局限性，尤其是不便于国际间的交流。所以为了使生物分类单元的名称能在国际上通用 ，就需要制定一个为各国生物学工作者共同遵守的命名法则，即国际生物命名法规，来管理生物分类单元的命名，以确保生物名称的统一性、科学性和实用性。现在分别由国际动物命名法规、国际植物命名法规和国际细菌命名法规来分别管理各类生物的命名。据报导，目前正在制定适用于各类生物的统一的国际生物命名法规，预计新的统一的生物命名法规到2000年正式实施，下面以细菌为例，简要介绍有关微生物命名的基本常识。
１.分类单元的命名
所有正式分类单元(包括亚种和亚种以上等级的分类单元)的学名，必须用拉丁词或其他词源 经拉丁化的词命名。
(1)属名
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属名用一个单数主格名词或当作名词用的形容词来表示，可以是阳性、阴性或中性，首字母要大写。例如：Bacillus(芽孢杆菌属)(阳性)，拉丁词，原意为\小杆菌\，因该属菌有芽孢而译为\芽孢杆菌属\。 Clostridium(梭菌属)(中性)，源于希腊词，原意为\纺缍状菌\。 ?Salmonella(沙门氏菌属)(阴性)，以美国细菌学家D.E.Salmon的姓氏命名。
亚属分类单元的命名和属名相同。 (2)种名
和其他生物一样，细菌的种名也用双名法(binomial nomenclature)命名，即种的学名由属名和种名加词两部分组合而成。第一个词为属名，首字母要大写；第二个词为种名加词，常用形容词(要与属名性别一致)，也可以用人名、地名、病名或其他名词(名词用主格或所属格形式)，种名加词首字母不大写。例如：Pseudomonas aeruginosa(铜绿色假单胞菌)。其中Pseudomonas是属名(假单胞菌属)(阴性 )；aeruginosa是种名加词，是拉丁语形容词(阴性)，原意为\铜绿色的\。Mycobacterium tuberculosis(结核分枝杆菌)。其中Mycobacterium是属名(分枝杆菌属)， 系希腊词源的复合词(中性)，tuberculosis是种名加词，是希腊词和拉丁词缀合成的名词所属格形式，意为\结核病的\。Bacillus thuringiensis(苏云金芽孢杆菌)，其中thuringiensis是种名加词，它是德国地名
Thuringia的拉丁语所属格形式。 当泛指某一属细菌而不特指该属中任何一个种(或未定种名)时，可在属名后加sp.或spp.(分别代表species缩写的单数和复数形式)表示，如Streptomyces sp.(一种链霉菌)，Micrococcus spp.(某些微球菌)。
(3)亚种名
亚种名为三元式组合，即由属名、种名加词和亚种名加词构成。例如：
Alcaligenes 属名 (产碱杆菌属) denitrificans 种名加词 (反硝化的) subsp. subspecies 的缩写(亚种) xylosoxydans 亚种名加词 (氧化木糖的) 该亚种名可译为：反硝化产碱杆菌氧化木糖亚种 (4)属级以上分类单元的名称
亚科、科以上分类单元的名称，是用拉丁或其他词源拉丁化的阴性复数名词(或当作名词用的形容词)命名，首字母都要大写。其中细菌目、亚目、科、亚科、族和亚族等级的分类单元名称都有固定的词尾(后缀)，其词尾的构成及例子见表12-4。
此外，在分类单元名称的后面还可以附上命名人的姓名和命名年号。例如Staphylococcus aureus Rosenbach 1884，这表明该菌(金黄色葡萄球菌)是由Rosenbach 1884年命名的。
族、属、种和亚种等级的分类单元的学名在正式出版物中应用斜体字印刷，以便识别。 2.命名模式及其指定
如前所述，由于细菌分类单元的划分缺乏一个易于操作的统一标准，为了减少因采用不同标 准界定分类单元所造成的混乱，细菌系统分类也像其他生物分类一样采用\模式概念\。即根据命名法规要求，正式命名的分类单元应指定一个命名模式(简称模式)作为该分类单元命名的依据。种和亚种指定模式菌株(type strain)；亚属和属指定模式种(type species)； 属以上至目级分类单元指定模式属(type genus)。因此，当某一菌株被鉴定为一个新种或新的亚种时，该菌株就应指定为该种或该亚种的模式菌株；如果有几个菌株同时被鉴定为一个新种或亚种，则必须指定其中一个较有代表性的菌株作为该种或亚种的模式菌株。模式菌株应送交菌种保藏机构保藏，以便备查考和索取。模式种和模式属的确定也大体如此。
3.新名称的发表
根据细菌命名法规的规定，有效发表新的细菌名称应在公开发行的刊物上进行，在菌种目录 、会议记录、会议论文摘要等均不能视为有效发表。此外，若新名称是在国际系统细菌学杂志(IJSB)以外的其他杂志上发表的，要取得国际上承认和学名优先权，还必须经过新名称的 合格化发表，即将有效发表的英文附本送交IJSB审查，被认为合格后，在该杂志上定期公布 ，命名日期即从公布之日算起，否则不算合格发表也不能取得国际上的承认。发表新名称时，应在新名称之后加上所属
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