什麼是 phylogenetics？
系統發生學（Phylogenetics），是研究生物體之間演化關係的一門科學[1]，通過分析生物體的核酸或蛋白質序列，重建物種間的親緣關係樹（Phylogenetic Tree，圖一），展示不同物種之間在演化上的關係與經歷的過程（圖二）。系統發生學不僅關注現存的物種，也探討化石記錄中已滅絕的物種、物種間特定基因的演化等，是目前演化分析重要的方法。
圖一：親緣關係樹是一種以樹狀結構來呈現不同物種或基因之間進化關係的方法。樹上的分支代表演化的路徑、而節點則代表不同分支的共同祖先。 圖片來源：https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zmyk6v4/revision/3
圖二：現代系統發生學的研究方法，通常從遺傳資訊開始，比較樣本間的差異，重建親緣關係樹，以幫助了解演化過程並建立更好的演化模型。 圖片來源：https://www.ebi.ac.uk/training/online/courses/introduction-to-phylogenetics/what-is-phylogenetics/
系統發生學的應用
系統發生學的研究能應用在許多領域，從流行病學、生物醫學、分類學、生態學、到保育生物學（圖三），甚至同樣的分析方法也常常被人類學、語言學家使用。
圖三：系統發生學的應用。 圖片來源：https://www.ebi.ac.uk/training/online/courses/introduction-to-phylogenetics/why-is-phylogenetics-important/
在生物醫學上，系統發生學廣泛應用於分析病原體。例如在病毒學研究中，藉由病毒的核酸序列，科學家可以追蹤病毒的傳播路徑和演化歷史。這在我們面對如新冠病毒（SARS-CoV-2）、狂犬病大流行時十分重要，因為這些研究能幫助研究人員追蹤病毒的變異，並開發有效的疫苗和治療方法[2][3]。
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在分類學與生態學研究中，系統發生學協助釐清物種、族群之間的關係，重新界定分類群，重建祖先型（ancestral state），甚至幫助我們理解物種共同演化的過程。這些研究能幫助我們揭開複雜的演化之謎，以及生態及環境變化對物種的影響。
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在保育上，系統發生學除了幫助瞭解生物如何適應環境外，還能幫助了解不同地區族群間的遺傳交流、評估遺傳多樣性、族群大小變化等趨勢，有助於保育策略的制定。
隨著基因定序與蛋白質體學等技術的進步，相比於過去受限於形態的分類方式，現今的科學家能夠更加快速、精準的獲取大量遺傳資訊，並利用這些數據建構出更為精確的親緣關係樹。作為一門研究生物演化關係的科學，系統發生學將帶領我們繼續揭露生命演化的歷史與生物多樣性的秘密。
參考文獻：
- Kapli, P., Yang, Z., & Telford, M. J. (2020). Phylogenetic tree building in the genomic age. Nature reviews. Genetics, 21(7), 428–444. https://doi.org/10.1038/s41576-020-0233-0
- Attwood, S. W., Hill, S. C., Aanensen, D. M., Connor, T. R., & Pybus, O. G. (2022). Phylogenetic and phylodynamic approaches to understanding and combating the early SARS-CoV-2 pandemic. Nature reviews. Genetics, 23(9), 547–562. https://doi.org/10.1038/s41576-022-00483-8
- Chiou, H. Y., Hsieh, C. H., Jeng, C. R., Chan, F. T., Wang, H. Y., & Pang, V. F. (2014). Molecular characterization of cryptically circulating rabies virus from ferret badgers, Taiwan. Emerging infectious diseases, 20(5), 790–798. https://doi.org/10.3201/eid2005.131389
關鍵字：Phylogenetics 主題月、病毒學、分類學、生態保育、演化、遺傳
撰文｜葉國掄
審稿｜王振宇
