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生物分類學（英語：biotaxonomy）簡稱分類学（taxonomy），是关于生物个体的鉴定（identification）、归类（classification）和命名（nomenclature）的原理和方法的学科；此三要件间有相互依存的关系。生物分類學範圍包括：研究生物类群间的异同程度，阐明生物间的亲缘关系、演化过程和发展规律。
生物分類学是生物学最基础的学科之一，其历史可追溯至亚里士多德和泰奥弗拉斯托斯的动物和植物分类。18世纪卡尔·林奈创立了二名法和系统的分类阶元体系，奠定了现代分类学的基础。20世纪以来，演化生物学和分子系统学的发展深刻改变了分类学的理论与方法，支序系统学和分子系统发生学成为重建生物演化关系的主流手段。
要將生物分類，首先要知道生物與非生物的定義，但是我們似乎沒有辦法準確定義，以病毒來說，雖然可在其他生物體內寄生並複製，但在生物體外卻沒有一般生物的特徵如製造或攝取營養，生殖等現象。又如引起瘋牛病的朊粒（prion）可以造成感染卻無DNA成分，一直以來，DNA被視為生命遺傳物質，經由與RNA的轉錄轉譯過程，形成蛋白質，再進一步形成組成細胞的各個部分，如細胞膜、胞器等，而細胞則是我們長久以來所認為組成生命體的最小單位。
历史
早期分类
人类对生物的分类实践自古有之。古希腊哲学家亚里士多德（公元前4世纪）在其著作《动物志》中将动物按居住地、形态和行为分类，区分了有血动物和无血动物。他的学生泰奥弗拉斯托斯在《植物志》中描述了约500种植物，并尝试按形态分类。中国明代李时珍在《本草纲目》（1596年）中将药物按自然属性分为16部62类，包含大量动植物分类内容。
近代分类学的诞生
17世纪，英国博物学家约翰·雷（John Ray）提出了物种概念，将物种定义为形态相似并能通过繁殖延续后代的群体。他出版了《植物史》（1686-1704）等著作，为系统分类奠定了基础。
18世纪，瑞典博物学家卡尔·林奈在《自然系统》（1735年第1版，1758年第10版）中创立了二名法（属名+种加词）和系统的分类阶元体系（纲、目、属、种）。林奈将自然界分为动物、植物和矿物三界，其植物分类主要依据雄蕊和雌蕊的数量与排列。林奈的分类体系虽然本质上是人为的，但其命名法和等级分类结构沿用至今。
演化与分类
1859年查尔斯·达尔文发表《物种起源》，提出所有生物来自共同祖先，物种并非固定不变，而是随时间演化。这一理论为分类学提供了新的基础——理想的分类系统应反映生物间的演化亲缘关系（系统发育），而非仅为鉴定方便。
20世纪中叶，恩斯特·迈尔等学者完善了生物学物种概念，朱利安·赫胥黎提出了新系统学（New Systematics），强调种群层面的分类研究。
支序系统学与分子时代
1950年代，德国昆虫学家维利·亨尼希（Willi Hennig）创立支序系统学（cladistics），提出分类应严格基于共衍征（synapomorphy），只有单系群（monophyly）才可被正式命名。该方法已成为现代分类学的主流范式。
1970年代以来，DNA测序技术的发展使分子系统发生学成为可能。1990年，卡尔·乌斯（Carl Woese）基于核糖体RNA序列比较提出三域系統（古菌、细菌、真核生物），颠覆了传统的五界分类。21世纪初，DNA条形码（DNA barcoding）技术被用于物种快速鉴定。
分类阶元
生物分类采用等级结构，主要阶元从高到低为：域（domain）、界（kingdom）、门（phylum）、纲（class）、目（order）、科（family）、属（genus）、种（species）。必要时可增设中间阶元（如亚门、总科、亚种等）。
每一物种都有唯一的二名法学名。例如，智人的科学名为Homo sapiens，其中Homo为属名，sapiens为种加词。学名使用拉丁文书写，属名首字母大写，种加词全部小写，在正式出版物中以斜体排版。
命名规范
关于如何为生物命名的原则有很多国际协议，例如《国际植物命名法规》（ICBN/ICN）、《国际动物命名法规》（ICZN）以及《国际细菌命名法规》（ICNB/ICNP）。第四版的生物命名法规（BioCode）草案在2000年出版，它试图在多领域标准化命名，但还没有被正式采纳。《国际病毒命名和分类法规》（ICVCN）亦属于生物命名法规的范畴。
分类方法
生物分类的方法经历了从外观形态到分子数据的演进。
形态分类学
传统分类学主要依据生物的形态、解剖、颜色等外部特征进行分类。林奈的分类体系主要依赖形态特征。尽管形态学数据在分子时代仍具有重要价值，但仅凭形态有时难以区别隐存种（cryptic species）。
支序系统学
支序系统学（cladistics）由维利·亨尼希在1950年代提出，其核心原则包括：仅基于共衍征（共享衍生特征）建立类群；只有单系群（包含祖先及其所有后代的群体）是自然类群；并系群（paraphyly）和复系群（polyphyly）不被接受。
分子系统学
分子系统学利用DNA或RNA序列数据重建生物间的演化关系。常用的分子标记包括核糖体RNA基因（rDNA）、线粒体DNA（mtDNA）和叶绿体DNA（cpDNA）等。DNA条形码技术使用标准化的短DNA片段（如动物使用COI基因）对物种进行快速鉴定。
整合分类学
现代分类学趋向于整合形态学、分子系统学、生态学、行为学、地理分布等多源数据，以更可靠地界定物种和重建系统发育关系。
分类系统
| 卡尔·林奈 1735 | 恩斯特·海克尔 1866 | 埃德·查頓 1925 | 赫伯特·科普蘭 1938 | 罗伯特·魏泰克 1969 | 卡尔·乌斯 et al. 1990 | 湯瑪斯·卡弗利爾-史密斯 1998 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 界 | 3 界 | 2域系統 | 界 (生物) | 界 (生物) | 三域系統 | 界 (生物) |
| （未論述） | 原生生物 | 原核生物 | 原核生物界 | 原核生物界 | 细菌 | 细菌 |
| 古菌 | ||||||
| 真核生物 | 原生生物 | 原生生物 | 真核生物 | 原生動物 | ||
| 色藻界 | ||||||
| 植物 | 植物 | 植物 | 植物 | 植物 | ||
| 真菌 | 真菌 | |||||
| 动物 | 动物 | 动物 | 动物 | 动物 |
| 演化生物学 |
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传统上，生物分为五界：原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。1969年由罗伯特·魏泰克提出的五界系统曾在教科书中广泛使用。
1990年，卡尔·乌斯等基于核糖体RNA序列分析提出三域系統，将细胞生物分为古菌域、细菌域和真核生物域。该体系得到了分子系统学的广泛支持，是目前普遍接受的主要分类框架。真核生物内部分类仍处于变动之中，汤玛斯·卡弗利尔-史密斯等学者提出了包含更多界的分类方案。
非细胞生物（病毒、类病毒、朊粒）在传统分类系统中没有明确的位置，它们具有独立的命名和分类规则。
参见
- 分类阶元
- 进化生物学、系统生物学
- 亚里士多德：《工具论》
- 林奈：双名法
- 创造分类学
| 生物分類表 |
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注释
- 中国大百科智慧藏：分类学. [2019-07-30]. （原始内容存档于2020-10-06）.
- Wiley, E. O.; Lieberman, B. S. Phylogenetics: Theory and Practice of Phylogenetic Systematics 2nd. Wiley-Blackwell. 2011. ISBN 978-0-470-90596-8.
- Mayr, E. The Growth of Biological Thought. Harvard University Press. 1982. ISBN 978-0-674-36446-2.
- Linnaeus, C. Systema Naturae 10th. Laurentius Salvius. 1758.
- Darwin, C. On the Origin of Species. John Murray. 1859.
- Hennig, W. Phylogenetic Systematics. University of Illinois Press. 1966.
- Woese, C.; Kandler, O.; Wheelis, M. Towards a natural system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1990, 87 (12): 4576–4579. doi:10.1073/pnas.87.12.4576.
- Hebert, P. D. N.; Cywinska, A.; Ball, S. L.; deWaard, J. R. Biological identifications through DNA barcodes. Proceedings of the Royal Society B. 2003, 270: 313–321. doi:10.1098/rspb.2002.2218.
- Linnaeus, C. Systemae Naturae, sive regna tria naturae, systematics proposita per classes, ordines, genera & species. 1735.
- Haeckel, E. Generelle Morphologie der Organismen. Reimer, Berlin. 1866.
- Chatton, É. Pansporella perplexa. Réflexions sur la biologie et la phylogénie des protozoaires. Annales des Sciences Naturelles - Zoologie et Biologie Animale. 1925, 10–VII: 1–84.
- Copeland, H. The kingdoms of organisms. Quarterly Review of Biology. 1938, 13: 383–420. doi:10.1086/394568.
- Whittaker, R. H. New concepts of kingdoms of organisms. Science. January 1969, 163 (3863): 150–60. Bibcode:1969Sci...163..150W. PMID 5762760. doi:10.1126/science.163.3863.150.
- Woese, C.; Kandler, O.; Wheelis, M. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya.. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1990, 87 (12): 4576–9. Bibcode:1990PNAS...87.4576W. PMC 54159
. PMID 2112744. doi:10.1073/pnas.87.12.4576. - Cavalier-Smith, T. A revised six-kingdom system of life. Biological Reviews. 1998, 73 (03): 203–66. PMID 9809012. doi:10.1111/j.1469-185X.1998.tb00030.x.
- Whittaker, R. H. New concepts of kingdoms of organisms. Science. 1969, 163: 150–160.
- Cavalier-Smith, T. A revised six-kingdom system of life. Biological Reviews. 1998, 73: 203–266.
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