第十一章
微生物的进化、系统
发育和分类鉴定
生物分类的二种基本原则：
a）根据表型 (phenetic)特征的相似程度分群归类，
这种表型分类重在应用，不涉及生物进化或不以
反映生物亲缘关系为目标；
b）按照生物系统发育相关性水平来分群归类，其目标
是探寻各种生物之间的进化关系，建立反映生
物系统发育的分类系统。
（参见 P313）
蛋白质,RNA和 DNA序列进化变化的显著特点是进
化速率相对恒定，也就是说，分子序列进化的改变
量 (氨基酸或核苷酸替换数或替换百分率 )与分子进
化的时间成正比。
1,生物大分子作为进化标尺依据
a ） 在两群生物中，如果同一种分子的序列差异很大时，
进化距离远，进化过程中很早就分支了。
b）如果两群生物同一来源的大分子的序列基本相同，
处在同一进化水平上。
（参见 P314）
一、进化指征的选择
第一节 进化的测量指征
2,作为进化标尺的生物大分子的选择原则
1）在所需研究的种群范围内，它必须是普遍存的 。
2）在所有物种中该分子的功能是相同的。
3）为了鉴定大分子序列的同源位置或同源区，要求所
选择的分子序列必须能严格线性排列，以便进行进
一步的分析比较。
4）分子上序列的改变（突变）频率应与进化的测量尺
度相适应。
大量的资料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能
重要的区域，比功能不重要的分子或分子区域进化变化速
度低。 （参见 P314）
二,RNA作为进化的指征
16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的,分子尺,,
1） rRNA具有重要且恒定的生理功能；
2）在 16SrRNA分子中，既含有高度保守的序列区域，又
有中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距
离不同的各类生物亲缘关系的研究；
3） 16SrRNA分子量大小适中，便于序列分析；
4） rRNA在细胞中含量大 (约占细胞中 RNA的 90%)，也易
于提取；
5） 16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中 (真核生物
中其同源分子是 18SrRNA)。因此它可以作为测量各类生
物进化的工具。
（参见 P315）
2,特征序列或序列印记（ signature sequence）
通过对 r RNA全序列资料的分析比较（特别是
采用计算机）发现的在不同种群水平上的特异
特征性寡核苷酸序列，或 在某些特定的序列位
点上出现的单碱基印记。
特征序列 有助于 迅速确定某种微生物的分类归
属，或建立新的分类单位。
（参见 P317）三,rRNA和系统发育树
1,rRNA的顺序和进化
培养微生物 提取并纯化 rRNA rRNA序列测定
分析比较 微生物之间的系统发育关系
3,系统发育树 (phylogenetic tree)
通过比较 生物大分子序列差异的数值构建的系统树称
为分子系统树，其特点是 用一种树状分枝的图型来概
括各种 (类 )生物之间的亲缘关 系。
图型中，分枝的末端和分枝的连结点称为结 (node)，
代表生物类群，分枝末端的结代表仍生存的种类。系
统树可能有时间比 例，或者用两个结之间的分枝长度
变化来表示分子序列的差异数值。
（参见 P317）
1） 生命的第三种形 式 —— 古生菌
动物界和植物界 原核生物和真核生物（ 20世纪 60年代）
古细菌 (archaebacteria)
真细菌 (Eubacteria)
真核生物 (Eukaryotes)
（ 1977,Carl Woese）
Bacteria(细菌 )
Archaea(古生菌 )
Eukarya(真核生物 )
（ 1990,Carl Woese）
原核生物
界（ Kingdom）
域（ domain）
b）提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法；
c）对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和理论依据；
d）突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制，建立了全
新的分类理论；
传统的生物进化研究，主要基于复杂的形态学和化石记载，因此多
限于研究后生生物（ metazoa），而后者仅占整个生物进化历程的 1/5
a）使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群；
2）建立 16 S r RNA系统发育树的意义
e）为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新的研究理
论和研究方法，特别是不经培养直接对生态环境中的微生物进
行研究。
不可培养微生物（ uncultured microorganisms）
从环境中直接分离并克隆 rRNA并分析其序列和在分子进
化树上的位置等方法而发现的的目前尚不能在人工条件下获得
培养的微生物。
参见 P372,不可培养的微生物与生物多样性
随着越来越多的微生物的全基因组序列的测定，人们发现
生物在进化中存在着非常广泛的水平基因转移现象，很多
科学家都认为不能仅靠对 16SrRNA的序列比较来确定生物
之间的亲缘关系，还必须借助各种信息对这个进化树进行
改进。
Carl Woose的 rRNA进化树完美无缺？
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。
3）三（界 )域生物的主要特征
（参见 P319）
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。
分类 (classification),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；
(根据现有数据建立系统的过程 )
分类学涉及三个相互依存又有区别的组成部分：
鉴定分类,命名、
（参见 P320）
命名 (nomenclature),是根据命名法规，给每一个分类群一个
专有的名称；
(分类系统建立过程中的步骤之一 )
鉴定 (identification或 determination),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。
（根据现有系统确定未知微生物分类归属的过程）
主要以细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
界、门、纲、目、科、属、种
（参见 P321）
根据 Carl Woese的理论，现在还在 界之上 使用 域 (domain)
（把全部生物先分为古生菌域、细菌域和真核生物
域，域下面再分界。）
常用的细菌分类学术语：
1）培养物 (culture),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。
2）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
（参见 P321）
3）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。
菌株与型的区别：
菌株之间不存在鉴别性特征的差异，命名不同的菌株无需分类学 。
依据，不同型的细菌之间存在鉴别性特征的差异，命名或鉴定不同
的型必需有分类学依据。
4）种（ species）,物种,生物分类中基本的分类单元和分类等级,
高等生物中,“生殖隔离” 被看作是区分物种的标准
微生物的种,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。
（参见 P 324）
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”
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）；
模式菌株应送交菌种保藏机构保藏，以便备查考和索取。
二、微生物的命名
双名法，由二个拉丁字或希腊字或拉丁化了的其它文字组成，
一般用斜体表示
属名在前，一般用拉丁字名词表示，字首字母大写
种名在后，常用拉丁文形容词表示，全部小写
若所分离的菌株只鉴定到属，而未鉴定到种，可用 sp来表示，
例如 Bacillus sp
第三节 细菌分类鉴定的特征和技术
在现代微生物分类中，任何能稳定地反映微生物种类特征的资料，
都有分类学意义，都可以作为分类鉴定的依据。
形态学特征,
生理学特征、
生态学 特征
从不同层次 (细胞的、分子的 )，用不同学科 (化学、物理学、
遗传学、免疫学、分子生物学等 )的技术方法来研究和比较
不同微生物的 细胞、细胞组分或代谢产物,从中发现的反
映 微生物类群特征 的资料。 （参见 P 329）
生物分类的传统指标：
一、形态学特征
培养特征、
运动性、特殊的细胞结构、
细胞形态及其染色特性、
等等
微生物分类和鉴定的重要依据之一：
a）易于观察和比较，尤其是真核微生物和具有特殊
形态结构的细菌；
b）许多形态学特征依赖于多基因的表达，具有相对
的稳定性；
（详见 P329，表 12-7）
（参见 P 329）
二、生理生化特征
与微生物的酶和调节蛋白质的本质和活性直接相关；
代谢产物等
（参见 P 330）
营养类型； 与氧的关系； 对温度的适应性；
对 pH的适应性；对渗透压的适应性；
酶及蛋白质都是基因产物；
对微生物生理生化特征的比较也是对微生物基因组的间接比较；
测定生理生化特征比直接分析基因组要容易得多；
（详见 P330，表 12-8）
形态和生理生化特征是最常用的细菌分类、鉴定指标
三、核酸的碱基组成和分子杂交
特点：
与形态及生理生化特性的比较不同，对 DNA的碱基
组成的比较和进行核酸分子杂交是直接比较不同微
生物之间基因组的差异，因此结果更加可信。
（参见 P 332）
1,DNA的碱基组成 (G+Cmol%)
DNA碱基因组成是各种生物一个稳定的特征，即使个别
基因突变，碱基组成也不会发生明显变化。
分类学上，用 G+C占全部碱基的克分子百分数 (G+Cmol%)
来表示各类生物的 DNA碱基因组成特征。
（参见 P 332）
1）每个生物种都有特定的 GC%范围，因此后者
可以作为分类鉴定的指标。细菌的 GC%范围
为 25--75%，变化范围最大，因此更适合于细
菌的分类鉴定。
2） GC%测定主要用于对表型特征难区分的细菌
作出鉴定，并可检验表型特征分类的合理性，
从分子水平上判断物种的亲缘关系。
3）使用原则：
G+C含量的比较主要用于分类鉴定中的 否定
每一种生物
都有一定的碱基组成，亲缘关系近的生物，
它们应该具有相似的 G+C含量，若不同生物之间 G+C含
量差别大表明它们关系远。
但具有相似 G+C含量的生物并不一定表明它们
之间具有近的亲缘关系。
同一个种内的不同菌株 G+C含量差别应在 4～ 5%以下；
同属不同种的差别应低于 10～ 15%；
G+C含量已经作为建立新的微生物分类单元的一项
基本特征，它对于种、属甚至科的分类鉴定有重要意义。
若二个在形态及生理生化特性方面及其相似的菌
株，如果其 G+C含量的差别大于 5%，则肯定不是
同一个种，大于 15%则肯定不是同一个属。
80年代以前螺菌属 (Spirillum)不同种的 G+C含量范围宽达 38～ 66%，
后来,伯杰氏手册, (1984)结合其他特征已将其分成三个属：螺菌属、
海洋螺菌属 (Oceanospirillum)和水螺菌属 (Aquaspirillum)
它们 G+C含量分别为 38%,42～ 51%和 49～ 66%；
过去根据形态学特征曾认为微球菌属 (Micrococcus)和葡萄球菌属
(Staphylococcus)是关系很近的两个属，因而长期放在一个科内，
由于 G+C含量的差异 (分别为 30～ 38%和 64～ 75%)表明它们亲缘关
系相当远，现在根据 16SrRNA序列资料已进行新的调整。
（参见 P 332）
在疑难菌株鉴定、新种命名、建立一个新的分类单位
时,G+C含量是一项重要的，必不可少的鉴定指标。
其分类学意义主要是作为建立新分类单元的一项基本
特征和把那些 G+C含量差别大的种类排除出某一分类
单元。
G+C含量的比较主要用于分类鉴定中的 否定
2．电子杂交
随着微生物基因信息，特别是全基因组完全测序的不断增加，我
们可以通过各种计算机软件对不同物种的遗传信息进行直接比较，
从而分析不同微生物间的亲缘关系。
a） DNA-DNA杂交；
（亲缘关系相对近的微生物之间的亲缘关系比较）
b） DNA-rRNA杂交；
（亲缘关系相对远的微生物之间的亲缘关系比较）
c） 核酸探针；
（利用特异性的探针，用于细菌等的快速鉴定）
（参见 P 333-334）
不同生物 DNA碱基排列顺序的异同直接反映生物之间亲缘关系
的远近，碱基排列顺序差异越小，它们之间的亲缘关系就越近，
反之亦然。
? 直接分析比较 DNA的碱基排列顺序
------由于技术上的困难目前尚难以普遍地进行；
? 核酸分子杂交 (hybridization)间接比较不同微生物 DNA碱基排
列顺序的相似性
3,核酸的分子杂交
四、其它
血清学试验、噬菌体分型、生态特性、氨基
酸顺序和蛋白质分析、对细胞壁等细胞成分
的分析比较、通过原核生物的转化、转
导、接合来判断原核生物的亲缘关系等等。
参见 P 330-334
通过氨基酸顺序判断细菌间的亲缘关系 (参见 P331)
第四节 伯杰氏手册
,伯杰氏鉴定细菌学手册,
(Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology)
美国宾夕法尼亚大学的细菌学教授伯杰 (D.Bergey)(1860-1937)
1957年第七版后，由于越来越广泛地吸收了国际上细菌分类学
家参加编写 (如 1974年第八版，撰稿人多达 130多位，涉及 15个国家；
现行版本撰稿人多达 300多人，涉及近 20个国家 )，所以它的近代版
本反映了出版年代细菌分类学的最新成果，因而逐渐确立了在国际
上对细菌进行全面分类的权威地位。
（ 20世纪 80年代末期）
伯杰氏手册 是目前进行细菌分类、鉴定的最重要依据，其特点是描
述非常详细，包括对细菌各个属种的特征及进行鉴定所需做的实验
的具体方法。
1,为什么能用生物大分子作为衡量生物进化的标尺？有哪些选用原
则？建立 16 S r RNA系统发育树的意义何在？
2,为什么在现代微生物分类中，任何能稳定地反映微生物种类特征
的资料，都有分类学意义，都可以作为分类鉴定的依据？你知道
思考题
微生物的进化、系统
发育和分类鉴定
生物分类的二种基本原则：
a）根据表型 (phenetic)特征的相似程度分群归类，
这种表型分类重在应用，不涉及生物进化或不以
反映生物亲缘关系为目标；
b）按照生物系统发育相关性水平来分群归类，其目标
是探寻各种生物之间的进化关系，建立反映生
物系统发育的分类系统。
（参见 P313）
蛋白质,RNA和 DNA序列进化变化的显著特点是进
化速率相对恒定，也就是说，分子序列进化的改变
量 (氨基酸或核苷酸替换数或替换百分率 )与分子进
化的时间成正比。
1,生物大分子作为进化标尺依据
a ） 在两群生物中，如果同一种分子的序列差异很大时，
进化距离远，进化过程中很早就分支了。
b）如果两群生物同一来源的大分子的序列基本相同，
处在同一进化水平上。
（参见 P314）
一、进化指征的选择
第一节 进化的测量指征
2,作为进化标尺的生物大分子的选择原则
1）在所需研究的种群范围内，它必须是普遍存的 。
2）在所有物种中该分子的功能是相同的。
3）为了鉴定大分子序列的同源位置或同源区，要求所
选择的分子序列必须能严格线性排列，以便进行进
一步的分析比较。
4）分子上序列的改变（突变）频率应与进化的测量尺
度相适应。
大量的资料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能
重要的区域，比功能不重要的分子或分子区域进化变化速
度低。 （参见 P314）
二,RNA作为进化的指征
16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的,分子尺,,
1） rRNA具有重要且恒定的生理功能；
2）在 16SrRNA分子中，既含有高度保守的序列区域，又
有中度保守和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距
离不同的各类生物亲缘关系的研究；
3） 16SrRNA分子量大小适中，便于序列分析；
4） rRNA在细胞中含量大 (约占细胞中 RNA的 90%)，也易
于提取；
5） 16SrRNA普遍存在于真核生物和原核生物中 (真核生物
中其同源分子是 18SrRNA)。因此它可以作为测量各类生
物进化的工具。
（参见 P315）
2,特征序列或序列印记（ signature sequence）
通过对 r RNA全序列资料的分析比较（特别是
采用计算机）发现的在不同种群水平上的特异
特征性寡核苷酸序列，或 在某些特定的序列位
点上出现的单碱基印记。
特征序列 有助于 迅速确定某种微生物的分类归
属，或建立新的分类单位。
（参见 P317）三,rRNA和系统发育树
1,rRNA的顺序和进化
培养微生物 提取并纯化 rRNA rRNA序列测定
分析比较 微生物之间的系统发育关系
3,系统发育树 (phylogenetic tree)
通过比较 生物大分子序列差异的数值构建的系统树称
为分子系统树，其特点是 用一种树状分枝的图型来概
括各种 (类 )生物之间的亲缘关 系。
图型中，分枝的末端和分枝的连结点称为结 (node)，
代表生物类群，分枝末端的结代表仍生存的种类。系
统树可能有时间比 例，或者用两个结之间的分枝长度
变化来表示分子序列的差异数值。
（参见 P317）
1） 生命的第三种形 式 —— 古生菌
动物界和植物界 原核生物和真核生物（ 20世纪 60年代）
古细菌 (archaebacteria)
真细菌 (Eubacteria)
真核生物 (Eukaryotes)
（ 1977,Carl Woese）
Bacteria(细菌 )
Archaea(古生菌 )
Eukarya(真核生物 )
（ 1990,Carl Woese）
原核生物
界（ Kingdom）
域（ domain）
b）提出了一种全新的正确衡量生物间系统发育关系的方法；
c）对探索生命起源及原始生命的发育进程提供了线索和理论依据；
d）突破了细菌分类仅靠形态学和生理生化特性的限制，建立了全
新的分类理论；
传统的生物进化研究，主要基于复杂的形态学和化石记载，因此多
限于研究后生生物（ metazoa），而后者仅占整个生物进化历程的 1/5
a）使生物进化的研究范围真正覆盖所有生物类群；
2）建立 16 S r RNA系统发育树的意义
e）为微生物生物多样性和微生物生态学研究建立了全新的研究理
论和研究方法，特别是不经培养直接对生态环境中的微生物进
行研究。
不可培养微生物（ uncultured microorganisms）
从环境中直接分离并克隆 rRNA并分析其序列和在分子进
化树上的位置等方法而发现的的目前尚不能在人工条件下获得
培养的微生物。
参见 P372,不可培养的微生物与生物多样性
随着越来越多的微生物的全基因组序列的测定，人们发现
生物在进化中存在着非常广泛的水平基因转移现象，很多
科学家都认为不能仅靠对 16SrRNA的序列比较来确定生物
之间的亲缘关系，还必须借助各种信息对这个进化树进行
改进。
Carl Woose的 rRNA进化树完美无缺？
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。
3）三（界 )域生物的主要特征
（参见 P319）
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。
分类 (classification),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；
(根据现有数据建立系统的过程 )
分类学涉及三个相互依存又有区别的组成部分：
鉴定分类,命名、
（参见 P320）
命名 (nomenclature),是根据命名法规，给每一个分类群一个
专有的名称；
(分类系统建立过程中的步骤之一 )
鉴定 (identification或 determination),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。
（根据现有系统确定未知微生物分类归属的过程）
主要以细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
界、门、纲、目、科、属、种
（参见 P321）
根据 Carl Woese的理论，现在还在 界之上 使用 域 (domain)
（把全部生物先分为古生菌域、细菌域和真核生物
域，域下面再分界。）
常用的细菌分类学术语：
1）培养物 (culture),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。
2）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
（参见 P321）
3）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。
菌株与型的区别：
菌株之间不存在鉴别性特征的差异，命名不同的菌株无需分类学 。
依据，不同型的细菌之间存在鉴别性特征的差异，命名或鉴定不同
的型必需有分类学依据。
4）种（ species）,物种,生物分类中基本的分类单元和分类等级,
高等生物中,“生殖隔离” 被看作是区分物种的标准
微生物的种,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。
（参见 P 324）
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”
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）；
模式菌株应送交菌种保藏机构保藏，以便备查考和索取。
二、微生物的命名
双名法，由二个拉丁字或希腊字或拉丁化了的其它文字组成，
一般用斜体表示
属名在前，一般用拉丁字名词表示，字首字母大写
种名在后，常用拉丁文形容词表示，全部小写
若所分离的菌株只鉴定到属，而未鉴定到种，可用 sp来表示，
例如 Bacillus sp
第三节 细菌分类鉴定的特征和技术
在现代微生物分类中，任何能稳定地反映微生物种类特征的资料，
都有分类学意义，都可以作为分类鉴定的依据。
形态学特征,
生理学特征、
生态学 特征
从不同层次 (细胞的、分子的 )，用不同学科 (化学、物理学、
遗传学、免疫学、分子生物学等 )的技术方法来研究和比较
不同微生物的 细胞、细胞组分或代谢产物,从中发现的反
映 微生物类群特征 的资料。 （参见 P 329）
生物分类的传统指标：
一、形态学特征
培养特征、
运动性、特殊的细胞结构、
细胞形态及其染色特性、
等等
微生物分类和鉴定的重要依据之一：
a）易于观察和比较，尤其是真核微生物和具有特殊
形态结构的细菌；
b）许多形态学特征依赖于多基因的表达，具有相对
的稳定性；
（详见 P329，表 12-7）
（参见 P 329）
二、生理生化特征
与微生物的酶和调节蛋白质的本质和活性直接相关；
代谢产物等
（参见 P 330）
营养类型； 与氧的关系； 对温度的适应性；
对 pH的适应性；对渗透压的适应性；
酶及蛋白质都是基因产物；
对微生物生理生化特征的比较也是对微生物基因组的间接比较；
测定生理生化特征比直接分析基因组要容易得多；
（详见 P330，表 12-8）
形态和生理生化特征是最常用的细菌分类、鉴定指标
三、核酸的碱基组成和分子杂交
特点：
与形态及生理生化特性的比较不同，对 DNA的碱基
组成的比较和进行核酸分子杂交是直接比较不同微
生物之间基因组的差异，因此结果更加可信。
（参见 P 332）
1,DNA的碱基组成 (G+Cmol%)
DNA碱基因组成是各种生物一个稳定的特征，即使个别
基因突变，碱基组成也不会发生明显变化。
分类学上，用 G+C占全部碱基的克分子百分数 (G+Cmol%)
来表示各类生物的 DNA碱基因组成特征。
（参见 P 332）
1）每个生物种都有特定的 GC%范围，因此后者
可以作为分类鉴定的指标。细菌的 GC%范围
为 25--75%，变化范围最大，因此更适合于细
菌的分类鉴定。
2） GC%测定主要用于对表型特征难区分的细菌
作出鉴定，并可检验表型特征分类的合理性，
从分子水平上判断物种的亲缘关系。
3）使用原则：
G+C含量的比较主要用于分类鉴定中的 否定
每一种生物
都有一定的碱基组成，亲缘关系近的生物，
它们应该具有相似的 G+C含量，若不同生物之间 G+C含
量差别大表明它们关系远。
但具有相似 G+C含量的生物并不一定表明它们
之间具有近的亲缘关系。
同一个种内的不同菌株 G+C含量差别应在 4～ 5%以下；
同属不同种的差别应低于 10～ 15%；
G+C含量已经作为建立新的微生物分类单元的一项
基本特征，它对于种、属甚至科的分类鉴定有重要意义。
若二个在形态及生理生化特性方面及其相似的菌
株，如果其 G+C含量的差别大于 5%，则肯定不是
同一个种，大于 15%则肯定不是同一个属。
80年代以前螺菌属 (Spirillum)不同种的 G+C含量范围宽达 38～ 66%，
后来,伯杰氏手册, (1984)结合其他特征已将其分成三个属：螺菌属、
海洋螺菌属 (Oceanospirillum)和水螺菌属 (Aquaspirillum)
它们 G+C含量分别为 38%,42～ 51%和 49～ 66%；
过去根据形态学特征曾认为微球菌属 (Micrococcus)和葡萄球菌属
(Staphylococcus)是关系很近的两个属，因而长期放在一个科内，
由于 G+C含量的差异 (分别为 30～ 38%和 64～ 75%)表明它们亲缘关
系相当远，现在根据 16SrRNA序列资料已进行新的调整。
（参见 P 332）
在疑难菌株鉴定、新种命名、建立一个新的分类单位
时,G+C含量是一项重要的，必不可少的鉴定指标。
其分类学意义主要是作为建立新分类单元的一项基本
特征和把那些 G+C含量差别大的种类排除出某一分类
单元。
G+C含量的比较主要用于分类鉴定中的 否定
2．电子杂交
随着微生物基因信息，特别是全基因组完全测序的不断增加，我
们可以通过各种计算机软件对不同物种的遗传信息进行直接比较，
从而分析不同微生物间的亲缘关系。
a） DNA-DNA杂交；
（亲缘关系相对近的微生物之间的亲缘关系比较）
b） DNA-rRNA杂交；
（亲缘关系相对远的微生物之间的亲缘关系比较）
c） 核酸探针；
（利用特异性的探针，用于细菌等的快速鉴定）
（参见 P 333-334）
不同生物 DNA碱基排列顺序的异同直接反映生物之间亲缘关系
的远近，碱基排列顺序差异越小，它们之间的亲缘关系就越近，
反之亦然。
? 直接分析比较 DNA的碱基排列顺序
------由于技术上的困难目前尚难以普遍地进行；
? 核酸分子杂交 (hybridization)间接比较不同微生物 DNA碱基排
列顺序的相似性
3,核酸的分子杂交
四、其它
血清学试验、噬菌体分型、生态特性、氨基
酸顺序和蛋白质分析、对细胞壁等细胞成分
的分析比较、通过原核生物的转化、转
导、接合来判断原核生物的亲缘关系等等。
参见 P 330-334
通过氨基酸顺序判断细菌间的亲缘关系 (参见 P331)
第四节 伯杰氏手册
,伯杰氏鉴定细菌学手册,
(Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology)
美国宾夕法尼亚大学的细菌学教授伯杰 (D.Bergey)(1860-1937)
1957年第七版后，由于越来越广泛地吸收了国际上细菌分类学
家参加编写 (如 1974年第八版，撰稿人多达 130多位，涉及 15个国家；
现行版本撰稿人多达 300多人，涉及近 20个国家 )，所以它的近代版
本反映了出版年代细菌分类学的最新成果，因而逐渐确立了在国际
上对细菌进行全面分类的权威地位。
（ 20世纪 80年代末期）
伯杰氏手册 是目前进行细菌分类、鉴定的最重要依据，其特点是描
述非常详细，包括对细菌各个属种的特征及进行鉴定所需做的实验
的具体方法。
1,为什么能用生物大分子作为衡量生物进化的标尺？有哪些选用原
则？建立 16 S r RNA系统发育树的意义何在？
2,为什么在现代微生物分类中，任何能稳定地反映微生物种类特征
的资料，都有分类学意义，都可以作为分类鉴定的依据？你知道
思考题
