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�。樱�

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�）中山大學(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�，F(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　ＴＰ３０５　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼�。粒�　

ＢｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓＡｒｏａｃｈｆｏｒＭｏｌｅｃｕｌａｒＥｖｏｌｕｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ　　　　　ｐｐ

１２４３４

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，ｌｕｔｉｏｎａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉａｍｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｃｉｅｓａｔｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｅｖｅｌｉｓｒｅｃｅｉｖｉｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅｄｅｃａｄｅａｓｔ　　　　　　　　　�。�ｐｇｐｇｐ　　　　，ｒｏｒｅｓｓｍｕｃｈｉｎｔｈｉｓａｒｅａｈａｓｂｅｅｎａｃｈｉｅｖｅｄｂｍｅａｎｓｏｆｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓａｎｄａｖａｒｉｅｔｏｆａｌｏｒｉｔｈｍｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｖｉｓｅｄ　　　　　　　　　　　　　　　�。穑纾�ｙｇ　　，ｈｌｏｅｎｅｔｉｃａｅｒｔｏｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｔｒｅｅｏｆｓｅｃｉｅｓ．Ｉｎｔｈｉｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄ　　　　　　　　　　　　�。穑�ｇｐｐｐｐｇｙ　　

，ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎａｌｏｒｉｔｈｍｆｏｒｈｌｏｅｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄａｎｄｃｏｍｍｅｎｔｅｄａｎｄｔｈｅｃｈａｌｌｅｎｅｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ　　　　　　　　　　　�。纾纾穑�ｇｙｇ　　，，ｗａｓｔｈｅｎｏｕｔｉｎｔｈｅｅｎｄｉｎｔｈｉｓｒｅａｌｍ�。鳎澹颍澹幔欤螅铮妫幔悖澹洌铮椋睿簦澹洌澹颍螅澹悖簦椋觯澹螅颍铮铮螅澹洌�　　　　　　　　　　�。穑穑穑穑�

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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。

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  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。