本文關(guān)鍵詞：分子系統(tǒng)發(fā)育分析的生物信息學(xué)方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

系統(tǒng)發(fā)育分析

第３７卷　第８期２０１０年８月計(jì)算機(jī)科學(xué)

Ｃｏｍｕｔｅｒｃｉｅｎｃｅ　Ｓｐ

Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．８

Ａｕ２０１０ｇ分子系統(tǒng)發(fā)育分析的生物信息學(xué)方法

２，４３，４

張樹波１，　賴劍煌

１２

（））廣州航海高等專科學(xué)校計(jì)算機(jī)系　廣州５中山大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算科學(xué)學(xué)院　廣州５１０７２５１０２７５�。ǎ常矗ǎ┲猩酱髮W(xué)信息技術(shù)與科學(xué)學(xué)院　廣州５廣東省信息安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　廣州５１０２７５１０７２５�。�

摘　要　物種之間的系統(tǒng)發(fā)育分析研究物種的形成或進(jìn)化歷史，以及物種之間的進(jìn)化關(guān)系，它是當(dāng)代生命科學(xué)研究的一個(gè)重要分支。分子生物學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，為人類采用計(jì)算的方法從分子水平研究生物的進(jìn)化歷史以及探索基于分子水平的系統(tǒng)發(fā)育學(xué)研究取得很大的進(jìn)展，各種各樣基于分生命的起源提供了新的思路。在過去的幾十年中，

子水平的系統(tǒng)發(fā)育樹推斷方法被提出來。現(xiàn)從物種進(jìn)化距離刻畫和系統(tǒng)發(fā)育樹重構(gòu)算法兩個(gè)方面，總結(jié)和評(píng)述了在過去十幾年里，人類利用生物信息學(xué)方法在分子水平上研究物種進(jìn)化關(guān)系的進(jìn)展和取得的成果，分析了物種進(jìn)化研究存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)，指出了物種進(jìn)化研究今后的主要方向。

關(guān)鍵詞　生物信息學(xué)，系統(tǒng)發(fā)育分析，基因進(jìn)化，最大簡約法，最大似然法，鄰接法中圖法分類號(hào)　ＴＰ３０５　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼�。粒�

ＢｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓＡｒｏａｃｈｆｏｒＭｏｌｅｃｕｌａｒＥｖｏｌｕｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ　　　　　ｐｐ

１２４３４

ＺＨＡＮＧＳｈｕｂｏＡＩＪｉａｎｈｕａｎ�。。獭。�

１（，，）ＤｅａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅＧｕａｎｚｈｏｕＭａｒｉｎｅＣｏｌｌｅｅＧｕａｎｚｈｏｕ５１０７２５，Ｃｈｉｎａ　　　　　�。穑穑纾纾纾玻ǎ�，）ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｈｍａｔｉｃｓａｎｄＣｏｍｕｔａｔｉｏｎａｌＳｃｉｅｎｃｅＳｕｎＹａｔｓｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔＧｕａｎｚｈｏｕ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ　　　　　�。　。穑纾常�，，）ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＳｕｎＹａｔｓｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔＧｕａｎｚｈｏｕ５１０２７５，Ｃｈｉｎａ　　　　　　－　�。纾纾矗ǎ校颍铮觯椋睿悖澹耍澹蹋幔猓铮颍幔簦铮颍妫铮颍裕澹悖瑁睿铮欤铮铮妫樱澹悖酰颍椋簦桑睿妫铮颍恚幔簦椋铮睿牵酰幔睿瑁铮酰担保埃罚玻�，Ｃｈｉｎａ　　　�。纾纭　　　�

，，

，

，Ａｂｓｔｒａｃｔｈｅｈｌｏｅｎｉｎｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｃｉｅｓａｉｍｓｔｏｒｅｖｅａｌｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｈｉｓｔｏｒｏｆｃｅｒｔａｉｎｓｅｃｉｅｓａｓ�。浴　　　　　　　　　。穑纾纾穑稹　　　　鳎澹欤欤幔螅簦瑁澹澹觯铮欤酰簦椋铮睿幔颍颍澹欤幔簦椋铮睿螅瑁椋幔恚铮睿簦瑁澹恚椋簦椋螅幔睿澹螅螅澹睿簦椋幔欤猓颍幔睿悖瑁椋睿簦瑁澹簦铮洌幔螅颍澹螅澹幔颍悖瑁铮妫螅悖椋澹睿悖澹欤椋妫澹裕瑁濉　　　　　　　　　　　　　。穑纾　　。椋睿恚铮欤澹悖酰欤幔颍猓椋铮欤铮螅酰欤椋澹螅幔欤幔颍澹觯铮欤酰恚澹铮妫洌幔簦幔簦铮簦瑁澹妫椋澹欤洌铮妫瑁欤铮澹睿椋睿妫澹颍澹睿悖澹幔睿洌簦瑁澹颍澹螅澹幔颍悖瑁铮妫澹觯铮颍铮颍澹螅蟆　　　　　　　　　　　　　　　　。纾穑穑纾穑纾穑纭　�

，ｌｕｔｉｏｎａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉａｍｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｃｉｅｓａｔｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｅｖｅｌｉｓｒｅｃｅｉｖｉｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅｄｅｃａｄｅａｓｔ　　　　　　　　　�。穑纾穑纾稹　　　。颍铮颍澹螅螅恚酰悖瑁椋睿簦瑁椋螅幔颍澹幔瑁幔螅猓澹澹睿幔悖瑁椋澹觯澹洌猓恚澹幔睿螅铮妫猓椋铮椋睿妫铮颍恚幔簦椋悖螅幔睿洌幔觯幔颍椋澹簦铮妫幔欤铮颍椋簦瑁恚螅瑁幔觯澹猓澹澹睿洌澹觯椋螅澹洹　　　　　　　　　　　　　　　。穑纾纭　。瑁欤铮澹睿澹簦椋悖幔澹颍簦铮颍澹悖铮睿螅簦颍酰悖簦簦瑁澹簦颍澹澹铮妫螅澹悖椋澹螅桑睿簦瑁椋螅簦瑁澹洌澹觯澹欤铮恚澹睿簦铮妫恚澹幔螅酰颍椋睿簦瑁澹澹觯铮欤酰簦椋铮睿幔颍洌椋螅簦幔睿悖澹幔睿洹　　　　　　　　　　　　。穑纾穑穑穑穑纾　�

，ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎａｌｏｒｉｔｈｍｆｏｒｈｌｏｅｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄａｎｄｃｏｍｍｅｎｔｅｄａｎｄｔｈｅｃｈａｌｌｅｎｅｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ　　　　　　　　　　　�。纾纾穑纾纭　。�，ｗａｓｔｈｅｎｏｕｔｉｎｔｈｅｅｎｄｉｎｔｈｉｓｒｅａｌｍ　ｗｅｒｅａｌｓｏｆａｃｅｄｏｉｎｔｅｄｅｒｓｅｃｔｉｖｅｓｒｏｏｓｅｄ．　　　　　　　　　　�。穑穑穑穑�

，，，，ｅｎｅＫｅｗｏｒｄｓ�。拢椋铮椋睿妫铮颍恚幔簦椋悖螅校瑁欤铮澹睿澹簦椋悖幔睿幔欤螅椋螅牛觯铮欤酰簦椋铮睿铮妫校幔颍螅椋恚铮睿幔颍铮幔悖瑁停幔椋恚酰恚欤椋耄澹欤椋瑁铮铮洌帷　　　　。纾纾穑穑穑�，ｒｏａｃｈＮｅｉｈｂｏｒｏｉｎｉｎａｒｏａｃｈ　ｐｇｊｇｐｐ　　

１］

，的［采用這種方法很難全面把握生物之間的進(jìn)化歷史和進(jìn)

１　引言

），系統(tǒng)發(fā)育學(xué)也稱系統(tǒng)發(fā)生學(xué)（它研究的是物ｈｌｏｅｎｐｙｇｙ種的形成或進(jìn)化歷史，以及物種之間的進(jìn)化關(guān)系，它是生物信息學(xué)的一個(gè)重要分支，通過系統(tǒng)發(fā)育研究，人們可以了解物種之間的進(jìn)化歷史，探索生命的起源，開展流行病學(xué)研究，探索未知基因的功能，進(jìn)行物種差異性研究和微生物生態(tài)學(xué)的研究。

生命的進(jìn)化是一個(gè)非常漫長的過程，如何找到物種之間進(jìn)化的證據(jù)一直是擺在科學(xué)家面前的一大難題，長期以來人們一直認(rèn)為生物界中不同物種的進(jìn)化歷史可以從化石中找到證據(jù)，但是由于我們能夠得到的化石數(shù)量是有限的、零散

化關(guān)系。在分子生物學(xué)出現(xiàn)以前，利用生物的形態(tài)學(xué)特征、解剖學(xué)特征和發(fā)育學(xué)特征來研究物種之間的進(jìn)化關(guān)系是一種最普遍的方法，但是這些方法對(duì)特征的選擇依賴性很大。由于在進(jìn)化過程中，相似的結(jié)構(gòu)可能獨(dú)立地進(jìn)化，如脊椎動(dòng)物和章魚的眼睛雖然功能相同，但卻是由完全不同的途徑進(jìn)化而來的；又如蝙蝠具有可以飛行的翅膀，從這個(gè)角度看，它應(yīng)該屬但是實(shí)際上，蝙蝠是一種哺乳動(dòng)物，因此很難找到穩(wěn)于鳥類，

定的特征來分析物種之間的進(jìn)化關(guān)系。在２隨著０世紀(jì)中葉，分子生物學(xué)的發(fā)展，進(jìn)化研究開始進(jìn)入分子水平，尤其是在過去的３基因測序技術(shù)快速發(fā)展，多種物種的生０多年時(shí)間里，物序列數(shù)據(jù)（比如Ｄ的積累已經(jīng)越ＮＡ、ＲＮＡ和蛋白質(zhì)序列）

）到稿日期：資助。２００９０９０２２００９１２０９Ｎｏ．６０６７５０１６，６０６３３０３０－－　返修日期：－－　　本文受國家自然科學(xué)基金（

：張樹波　博士，主要研究方向?yàn)槟Ｊ阶R(shí)別、生物信息學(xué)，賴劍煌　教授，博士生導(dǎo)師，，主要研究方向?yàn)槟Ｊ阶R(shí)別、數(shù)字Ｅ－ｍａｉｌｔｒｅａｔｏｎｔｏｍ．ｃｏｍ；＠圖像處理。

·４７·

  本文關(guān)鍵詞：分子系統(tǒng)發(fā)育分析的生物信息學(xué)方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。