进化论系列讲座（六）物种与分类

郭建崴

进化论系列讲座（六）物种与分类

郭建崴

我们人类从很古老的时代开始就能够识别物类，并给以名称，这种行为既是对“物种”的原始认知，也是“分类”的开始。古代中国关于“神农识百草”的信史传说就是这样的实践。到了春秋时代，庄子在《寓言》中则有“万物皆种也，以不同形相禅”这样的论述。到了汉初，《尔雅》把动物分为虫、鱼、鸟、兽4类：虫包括大部分的无脊椎动物；鱼既包括了鱼类、两栖类、爬行类以及鲸等脊椎动物，也包括了虾、蟹、贝类等水生的无脊椎动物；鸟就是鸟类；兽则是绝大多数哺乳动物。这是中国古代最早的动物分类，四类名称的产生时期从各种文献看来至少不晚于西周，当然，现代动物分类学已经纠正了其中的错误之处，并给出了更完善的分类体系。

在古希腊，亚里士多德是将生物分门别类的第一个人，并为之写出了专门著作。他首先发现了比较法的启发意义，虽然没有提出正式的分类法，但是按一定的标准对动物进行了分类，即采取性状对比的方法区分物类。例如，把热血动物归为一类，把冷血动物归为与之相区别的另一类。他对五百多种不同的植物动物进行了分类，这在当时已经达到了分类的最高峰。这一成就还有他的学生——亚历山大大帝的一份功劳，后者在远征途中经常给老师捎回各种动植物标本。

实际上，亚里士多德采用的是“自上而下”的分类法，这种方法一直被后来的博物学家所采用，直到18世纪。依据这种分类法，生物可以按照是否会运动而首先被分为动物和植物，动物则根据身体里有没有血液而被分为有血动物（当时认为脊椎动物是有血动物）和无血动物（当时认为无脊椎动物是无血动物，现在我们知道这样的认识当然是错误的），有血动物又被分为温血动物和冷血动物，温血动物再依据长有羽毛还是毛发而被分为鸟类和哺乳类，依次继续二分下去，直到一步步地分到特定的物种。

这样的分类法实际上是一种鉴定法或检索法，在进行每一级分类时必须依照一个特征，但是对这个特征的选择又难免主观，选用不同的特征就会形成完全不同的分类系统，例如按照脊椎动物是否有飞行能力就会把飞鱼、鸟类和蝙蝠归入一个区别于其他鱼类和哺乳类的类群。此外，一些按照实用目的选择的特征也会形成不自然的分类系统，例如把植物分成有毒植物和可食植物、把动物分成食草动物和食肉动物，等等。到了15世纪至17世纪新航路的开辟和地理大发现的时代，世界范围的探险和贸易将过去难以想象的大量动植物的新物种展现在欧洲人的面前。在1600年，欧洲学者知道了约6000种植物，而在随后的仅仅100年里，植物学家又发现了12000个新种。在这种情况下，按照过去的办法对如此多样的物种进行分类就遇到了越来越多的麻烦。

17世纪末叶，出现了第一个提出要对物种进行系统分类的人——英国植物学家约翰•雷(1627～1705)。

1658年到1662年，约翰•雷走遍了英国的大部分地区进行标本采集，并且记录了各种信息。1660年，他和一些朋友匿名发表了剑桥郡的植物记录，这是第一份郡记录。1662年到1666年，约翰•雷和他曾经的学生弗朗西斯•维路格比一起走遍了欧洲西部地区，采集了很多标本，并且尝试着将它们进行分类，约翰•雷负责植物、维路格比负责动物。1672年维路格比去世，约翰•雷又将维路格比在动物分类方面的工作继续进行了下去。而在此前的1670年，约翰•雷出版了重要著作：《英格兰植物目录》。

1680年前后，约翰•雷回到故乡布莱克诺特利，在那里对植物和动物进行了系统的调查，出版了开拓性的著作：《植物研究的新方法》（1682）和《植物史》（共三卷，1686～1704）。其中，《植物研究的新方法》是当时一本最全面的植物分类总结，把当时所知的植物种类作了属和种的描述。他的分类是建立在精确的观察和辨认之上的，反对那时侯植物学和动物学著作中常见的虚构素材。

约翰•雷在《植物史》中给出了第一个关于“物种”的定义——物种是“形态类似的个体之集合”，同时具有“通过繁殖而永远延续的特点”，提出“杂交不育”作为区分物种的标准。

约翰•雷指出，来自于一对最早的共同祖先的所有成员构成一个物种，但在他看来，那对共同祖先是被上帝分别创造出来的。他认为，“一个物种永远不会从另一个物种的种子里出生”，尽管物种内部成员间存在个体差异，但是这样的个体差异对物种而言可以忽略不计，物种本身是固定不变的。

虽然还没有突破神的束缚，但是约翰•雷的分类以及对物种的定义为卡尔•冯•林奈（1707～1778）的研究奠定了基础。

林奈

林奈是瑞典博物学家和植物学家，他为分类学解决了两个关键问题：建立了阶元系统和确立了双名制。在他看来：“知识的第一步，就是要了解事物本身。这意味着对客观事物要具有确切的理解；通过有条理的分类和确切的命名，我们可以区分开客观物体……分类和命名是科学的基础。”

林奈把自然界分为植物、动物和矿物三界，在植物界和动物界下，又分别设有纲、目、属、种（即物种）四个级别，从而确立了分类的阶元系统。每一物种在分类系统中都占有一定的分类地位，可以按阶元查对检索。在这个体系下，林奈根据花中雄蕊和雌蕊的类型、大小、数量及相互排列方式等特征，将植物分成了24个纲、116个目、1000多个属和10000多个种。

纲、目、属和种的分类概念是林奈的首创。此前，亚里士多德以“属”和“种”作为分类的范畴已经延用了约两千年，林奈则进一步扩增了“目”和“纲”两个更高层的阶元，适应了生物种类的发现大大增加对分类学提出的新的要求。这一阶元系统首先在1753年印行的《植物种志》中应用于植物，后来又应用于动物（如在1758年第10版《自然系统》中）。《植物种志》和《自然系统》这两部经典著作，标志着近代分类学的诞生。百余年之后，德国动物学家海克尔在属与目之间增加了“科”这个阶元，在纲与界之间增加了“门”这个阶元。

《植物种志》封面

《自然系统》封面

林奈最初也是采用自上而下的分类法，但是其阶元系统已经超越于二分法而形成了一个体现出等级结构的分类体系。到了后期，林奈意识到自下而上的分类法更合适，因此把种当作基本的分类单位，首先对种进行尽可能准确的描述，而后把相似的种归为同一个属，再把相似的属归为同一个目，最后把相似的目归为同一个纲。

基于当时的时代背景，林奈的研究目的也是为了反映上帝的造物计划而建立一个自然系统，他说：“人为体系只告诉我们如何辨识植物，而自然体系却还能告诉我们各种植物的性质”。但是他意识到无法处理建立一个自然系统所面对的大量信息，于是决定先建立一个人为系统，选定某一个机体结构特征的相似性作为分类的基础。他很清楚自己的分类体系还不是“自然”的，但他强调他的分类体系使用方便，切实可行；而且，由于他最终把物种作为分类的基本单位，通过对各个物种结构特征的比较来选择最恰当的分类依据，因此他的分类比之前的分类更加接近自然，主观性大大减少。同时，他的分类系统是分支式的，与“事物大链条”所体现的直线性的自然阶梯不同。林奈的等级结构仅仅指较高一级的分类单位（例如属）包含了下属一级的分类单位（例如种），在同一级中却没有高低之分。一个种在分类系统中并不是只有“事物大链条”观念中所反映的一高一低两个最亲近的相邻物种，而是可能有许多个亲近物种；实际上，同一个属内的物种都互为近亲。这种分支式等级结构，已经反映出所有生物都有由共同祖先进化而来所形成的亲缘关系，只是林奈没有跨越这一点，后来的达尔文跨越了。

在林奈以前，由于没有一个统一的命名法则，各国植物学家都按自己的一套方法给植物命名，以至于植物学研究面临越来越多的困难。这些困难主要表现在三个方面：一是在命名上出现同物异名、异物同名的混乱现象；二是许多植物的学名冗长；三是各国语言和文字上的隔阂阻碍了学术交流。林奈用拉丁文给植物确定学名，采用最早由来维努斯（1690年）提出的双名法并将其完善，统一了术语，促进了交流。

双名制命名法，即植物的学名由两个拉丁化词所组成，前一个代表属名，要求用名词；后一个代表种名，要求用形容词。例如，银杏树的学名为Ginkgo biloba，Ginkgo是属名，为名词；biloba是种名，为形容词。结合命名，林奈规定学名必须简化，以12个字母为限，这就使资料简明，便于整理，利于交流。

林奈的工作将当时植物研究领域的混乱局面调理得井然有序，极大地促进了植物学的发展，同时对动物学相关领域的研究以及系统分类学也起到了巨大的推动作用。林奈的分类方法和双名制随后被各国生物学家普遍接受。

附记林奈去世后，他生前收集的大量动植物标本及藏书被当时英国的一个医科学生、后来的植物学家J.E.史密斯所收购。为了纪念林奈，史密斯与R．S．古迪纳夫和T．马沙姆等人于1788年在伦敦共同创立了林奈学会。1802年，林奈学会获英国政府授予的皇家许可证，并迁入伯灵顿宫旧址。在1858年7月1日举行的该会的一次学术会议上，将C.R.达尔文和A.R.华莱士各自创作的关于自然选择的论文一起宣读，林奈学会由此闻名世界。

勘误由于本人疏忽，在对今年第1期《化石》杂志的审校过程中没有发现《鸡年说鸡》一文中的一处笔误，造成该期杂志第2页右栏2～3行出现了“英国科学家——林奈”这样的错误，在此更正为“瑞典科学家——林奈”，并对此失误向广大读者道歉。