Recent advances in DNA taxonomy

生物 分类学(生物学) DNA条形码 多系 进化生物学 线粒体DNA 分类等级 DNA测序 分类单元 系统发育学 生态学 遗传学 DNA 克莱德 基因
作者
Alfried P. Vogler,Michael T. Monaghan
出处
期刊:Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research [Wiley]
卷期号:45 (1): 1-10 被引量:322
标识
DOI:10.1111/j.1439-0469.2006.00384.x
摘要

Large-scale DNA sequencing of living species holds great promise in taxonomy, but has been controversial. In this article, we review the recent advances that follow the dramatic increase in data generation. We distinguish DNA taxonomy from DNA barcoding, where the former directly concerns the circumscription and delineation of species using evolutionary species concepts and the latter is a means of identifying a priori entities by sequence similarity. A key finding from recent studies in animals is that variation in mitochondrial DNA (mtDNA) is partitioned as tight clusters of closely related genotypes, which group specimens largely according to traditionally recognized species limits, and which are congruent with nuclear markers. This finding provides confidence to use sequence variation as the primary information for species delimitation in poorly known groups. A number of recent, large-scale studies support the power of mtDNA in species recognition, and previous application of molecular techniques to taxonomically complicated cases has likely led to an overestimate of the proportion of species with polyphyletic mtDNA haplotypes. The continued development of DNA taxonomy will lead to more refined sampling strategies and data analyses than those that are presently used. Sophisticated statistical methods of grouping have already been developed based on sequence similarity; yet, the units defined in this way have largely unknown evolutionary relevance. In future, a standard DNA taxonomic analysis will include broad sampling of the target taxa across their geographic range, followed by large-scale sequencing of representative samples for a DNA profile of the group, and algorithmic procedures for delineating species limits. The taxonomic system will be derived from the data rather than expert opinion, and hypothesized species entities can be tested against morphology, biogeography and other data, providing an evolutionary justification of the procedures used for species delimitation. Discrepancies between DNA and other data are used to refine species delimitations via a feedback loop that incorporates new data. We argue, however, that the use of DNA methodology in taxonomy (including DNA barcoding) will remain controversial until it is better founded in existing theory of evolutionary biology and phylogenetics. Die großangelegte DNA-Sequenzierung von lebendenden Organismen enthält große Versprechungen für die Taxonomie, ist aber umstritten. Hier beschreiben wir Fortschritte auf diesem Gebiet, die aus der drastischen Zunahme der Datenerzeugung resultieren. Wir unterscheiden DNA-Taxonomie von 'DNA barcoding', wobei der erste Begriff direkt die Umgrenzung der Arten auf der Basis von evolutionsbiologischen Artenkonzepten betrifft, während DNA barcoding nur die Identifizierung von a priori definierten Arten auf Grund von Ähnlichkeitskriterien beschreibt. Ein wichtiger Befund bisheriger Studien an Tieren ist, dass sich die Variation der mitochondrialen DNA in Gruppen von nah verwandten Genotypen gruppiert, deren Ausmaß sowohl den traditionsgemäß anerkannten Artgrenzen entspricht als auch mit der Variation in Kerngenen übereinstimmt. Diese Befunde zeigen, dass der Gebrauch von DNA-Sequenzen auch als Primärinformation für Artenbegrenzung in taxonomisch weniger bekannten Gruppen sinnvoll ist. Molekulare Techniken sind in der Vergangenheit meist an taxonomisch komplizierten Fällen angewandt worden, was wahrscheinlich zu einer Überschätzung der Arten mit polyphyletischen mtDNA-Haplotypen geführt hat. Die anhaltende Weiterentwicklung der DNA-Taxonomie führt jetzt zu verbesserten Strategien für die Auswahl von Individuen und zu verbesserten Datenanalysen. Statistische Methoden der Gruppenbilding auf Grund des Kriteriums der Ähnlichkeit sind schon vorhanden; jedoch haben die Einheiten (Arten), die in dieser Weise definiert werden, keinen klaren Bezug zur Evolution der Gruppe. In Zukunft wird eine DNA-taxonomische Standardanalyse die weiträumige Aufsammlung der untersuchten Taxa über ihr geographisches Areal einschliessen, gefolgt von der weitreichenden Sequenzierung von representativen Arten für ein 'DNA-Profil' der Gruppe sowie algorithmische Verfahren für die Artbegrenzung. Das taxonomische System wird von den Daten und nicht von der Expertenmeinung abgeleitet. Art-Hypothesen können gegen Morphologie, Biogeographie und andere Daten geprüft werden und bringen eine evolutionsbiologische Rechtfertigung der Methoden, die für Artbegrenzung verwendet wurden. Diskrepanzen zwischen DNA und anderen Daten erlauben eine taxonomische Rückkopplungsschleife, die nach Einschluß von neuen Daten zu verfeinerten Artkonzepten führt. Wir argumentieren jedoch, dass der Gebrauch von DNA-Methoden in der Taxonomie (einschließlich DNA barcoding) umstritten bleibt, bis diese besser mit vorhandenen Theorien der Evolutionsbiologie und der Phylogenetik zu begründen sind.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
YixiaoWang完成签到,获得积分10
刚刚
啦啦啦关注了科研通微信公众号
1秒前
李慧敏发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
在水一方的应助被萨曼塔采纳,获得10
2秒前
曹俊完成签到,获得积分10
2秒前
秋风的应助被再也不拖采纳,获得10
3秒前
我是老大的应助被Arisophila采纳,获得10
3秒前
DANECY发布了新的文献求助10
3秒前
wenwen完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
小老虎喵喵喵完成签到,获得积分10
5秒前
火星上的石头完成签到,获得积分10
5秒前
Luos完成签到,获得积分10
9秒前
Liao完成签到,获得积分10
9秒前
11秒前
11秒前
11秒前
飞翔的燕发布了新的文献求助30
12秒前
may完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
LeonZhang完成签到,获得积分10
14秒前
瞌睡虫完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
14秒前
14秒前
15秒前
霸气连碧发布了新的文献求助10
15秒前
英俊的铭的应助被完工采纳,获得10
15秒前
宋宋不迷糊完成签到 ,获得积分10
15秒前
奔跑的斌哥完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
Sherry发布了新的文献求助30
16秒前
YU8888E完成签到,获得积分10
16秒前
欧米加奥完成签到,获得积分10
17秒前
行者发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
A Silent Apostrophe:The Fayum Portraits 520
Organizational Behavior 510
Sing with Understanding: Introduction to Theology in Christian Congregational Song, 3rd ed 330
Auslegung und Untersuchung einer invers ausgelegten Beschaufelung eines einstufigen Axialverdichters mit Vorleitrad (German) 300
AI-Contracting 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 化学工程 内科学 物理 生物化学 复合材料 催化作用 细胞生物学 人工智能 心理学 无机化学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7837913
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9360298
关于积分的说明 20614358
捐赠科研通 7431774
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3338858
关于科研通互助平台的介绍 2483174
邀请新用户注册赠送积分活动 2359922