一个系统发育，进化生物学，是一组生物或物种的进化史的表示，强调血统的线与组之间的血缘关系。
今天，生物学家已经使用了主要来自比较形态学和解剖学以及来自基因序列的数据来重建成千上万棵树木。
来源：Wilson JEM Costa，通过Wikimedia Commons
这些树木试图描述居住在地球上的各种动物，植物，微生物和其他有机生物的进化历史。
与生命之树的比喻可以追溯到查尔斯·达尔文时代。这位出色的英国博物学家在杰作《物种起源》中捕捉了一个单一的图像：一棵代表共同祖先的谱系分支的“树”。
什么是系统发育？
根据生物科学，发生的最惊人的事件之一就是进化。所述有机形式随时间的变化可以用系统发育树表示。因此，系统发生学表达了谱系的历史以及它们随着时间的变化。
此图的直接含义之一是共同祖先。也就是说，我们今天看到的所有生物都是经过对过去形式的修改而形成的后代。这个想法是科学史上最重要的想法之一。
我们今天所欣赏的所有生命形式-从微观细菌到植物和最大的脊椎动物-都息息相关，这种关系体现在广阔而错综复杂的生命树中。
用树的类比来说，今天生活的物种将代表叶子，其余的分支将成为其进化历史。
什么是系统发育树？
显示了后生动物的简化系统发育。对于某些组，示意图可能与他们可能出现的某些类型的眼睛相关联：杯，带光进入孔的摄像头，带镜头的摄像头，通过并置合成和通过叠加合成。Laura bibiana，来自Wikimedia Commons
系统发育树是一组生物进化史的图形表示。历史关系的这种模式是研究人员试图估计的系统发育。
树由连接“分支”的节点组成。每个分支的末端节点是末端分类单元，代表已知数据的序列或生物-它们可以是活的或灭绝的物种。
内部节点代表假设的祖先，而在树的根部找到的祖先则代表图中表示的所有序列的祖先。
系统发育树如何解释？
有很多方法可以表示系统树。因此，重要的是要知道如何识别两棵树之间观察到的这些差异是由于不同的拓扑结构（即，对应于两个拼写的实际差异）还是仅仅是与表示样式相关的差异。
例如，标签在顶部出现的顺序可以改变，而无需更改图形表示的含义，通常是物种名称，属，科以及其他类别。
发生这种情况是因为树木类似于移动植物，树枝可以在其中旋转而不会更改所表示物种的关系。
从这个意义上说，顺序更改了多少次或“悬挂”的对象被旋转了多少都没有关系，因为它不会改变它们的连接方式-这很重要。
系统发育是如何重建的？
系统发育是基于间接证据制定的假设。阐明系统发育类似于研究人员通过遵循犯罪现场的线索解决犯罪的工作。
生物学家经常使用来自各个分支的知识来推测其系统发育，例如古生物学，比较解剖学，比较胚胎学和分子生物学。
化石记录虽然不完整，但它提供了有关物种群体发散时间的非常有价值的信息。
随着时间的流逝，分子生物学已经超越了所有提及的领域，并且大多数系统发育都是从分子数据推论得出的。
重建系统树的目标具有许多主要缺点。大约有180万种命名物种，还有更多物种未描述。
而且，尽管许多科学家每天都在努力重建物种之间的关系，但仍然没有完整的树。
同源字符
当生物学家希望描述两个结构或过程之间的相似性时，他们可以按照共同祖先（同源性），类比（功能）或同源性（形态相似性）来描述。
为了重建系统发育，仅使用同源字符。同源性是进化和物种间关系重建的关键概念，因为只有它才能充分反映生物体的共同祖先。
假设我们要推断出三类的系统发育：鸟类，蝙蝠和人类。为了实现我们的目标，我们决定将上肢作为一种特征来帮助我们辨别关系模式。
由于鸟类和蝙蝠对飞行的结构进行了修改，因此我们可以错误地得出结论，认为蝙蝠和鸟类彼此之间的联系比与人类的蝙蝠之间的联系更为密切。为什么我们得出错误的结论？因为我们使用了类似和非同源的字符。
为了找到正确的关系，我必须寻找一个同源的字符，例如中耳中是否存在头发，乳腺和三个小骨头，仅举几例。但是，同源性不容易诊断。
树木类型
并非所有的树都是一样的，有不同的图形表示，每棵树都设法融合了该组进化的一些独特特征。
最基本的树是枝编图。这些图显示了根据共同祖先的关系（根据最近的共同祖先）。
可加树包含其他信息，并以分支的长度表示。
与每个分支相关的数字对应于序列中的某些属性-例如生物体经历的进化变化的数量。除“加法树”外，它们也称为度量树或系统记录图。
超树，也称为树状图，是加法树的一种特殊情况，其中树的尖端从根到树等距。
这最后两个变体包含我们可以在循环图中找到的所有数据以及其他信息。因此，即使不是互补的，它们也不是排他性的。
政治家
很多时候，树的节点没有完全解析。从视觉上讲，这是一个多面体，当一个新分支中出现了三个以上的分支时（一个祖先代表两个以上的直系后代）。当一棵树没有多面体时，据说它是完全解析的。
多态性有两种类型。首先是“硬性”多形性。这些是研究小组所固有的，表明后代是同时进化的。替代地，“软”多面体表示由数据本身引起的未解决的关系。
进化分类
单系谱系
进化生物学家寻求找到适合群体系统发育史分支模式的分类。在这个过程中，已经开发出一系列在进化生物学中广泛使用的术语：单系统的，共生的和多系统的。
单系分类群或谱系是一种包括在节点中代表的祖先物种及其所有后代，但不包括其他物种。这种分组称为进化枝。
在分类层次结构的每个级别上定义单系谱系。例如，家族猫科（Family Felidae）是包含猫科动物（包括家猫）的血统，被认为是单系的。
同样，动物界也是单系统分类群。如我们所见，Felidae家族位于Animalia内，因此可以嵌套单系类。
副系谱系和多系谱系
但是，并非所有的生物学家都有共同的分类思想。如果数据不完整或只是为了方便起见，将命名某些分类单元，其中包括来自不同进化枝或较高分类单元的物种，这些物种不具有较新的共同祖先。
这样，一个分类单元是多系的，它被定义为包括来自不同进化枝的生物的组，这些生物不具有共同的祖先。例如，如果我们要指定一组等温线，那么它将包括鸟类和哺乳动物。
相反，共生群体并不包含最近的共同祖先的所有后代。换句话说，它排除了该组的某些成员。最常用的示例是爬行动物，该组没有包含最近的共同祖先的所有后代：鸟类。
应用领域
除了有助于阐明生命树的艰巨任务外，系统发育还具有相当重要的应用。
在医学领域，系统发育用于追踪艾滋病，登革热和流行性感冒等传染病的起源和传播速度。
它们还用于保护生物学领域。了解濒危物种的系统发育对于追踪交叉模式以及个体之间的杂交和近交水平至关重要。
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