种下单元

我们偶尔会看到“种下单元”这样的描述，比如，《中国生物物种名录》2023版共收录了148674个物种和种下单元，其中包括135061个物种和13613个种下单元。那么，什么是“种下单元”呢？

在生物多样性科学中，“种下单元”（operational taxonomic unit，简称OTU）是指生物多样性科学中对种群进行分类和研究的基本单元，它可以是一个物种的个体、种群或者亚种等级的组成部分。这是一个已经广泛接受、广泛应用的概念。

（图源：绿会融媒）

首先，我们来回顾一下“物种”这个概念。“物种”（species）是生物学中的基本单位，用于描述一组具有共同遗传特征且能够通过自然繁殖产生可育后代的个体群。物种是生物多样性的基本构成单元，具有明确定义的特征，包括形态、生理、生态和遗传等方面的特征。

同一个物种的不同个体之间可以进行交配，并产生可育后代（例如在狗的物种中，不同品种的狗可以进行交配，并且产生能够生育后代的混合品种）。但是不同的物种之间，存在生殖隔离机制，通常不同物种的个体无法成功交配或产生可育后代（但也存在一些特殊情况下不同物种之间可能会发生杂交，并产生部分可育后代，但这种情况相对较少见且不是普遍规律）。这种生殖隔离是维持物种独立性和遗传特征稳定性的重要机制之一。这种生殖隔离维持了物种的独立性，使得物种之间保持着相对稳定的遗传特征。

虽然物种是生物学中一个重要的概念，但在某些情况下，它可能不足以满足科学家们的需求。但是，物种的定义是一个复杂的问题。

通常在分类阶元上，种下分类，在动物方面，只设“亚种”单元；

在植物方面，按照国际植物命名法规（ICBN）的12个主要等级（阶元），种下有变种（Variety）、变型（Form）；

但是，在微生物领域可就复杂了。微生物存在巨大的遗传多样性，许多微生物无法通过传统的形态学特征进行准确鉴定和分类。

使用“种下单元”的概念，可以通过基于遗传相似性的聚类方法，将相似的序列归为一类，克服了传统的“物种”定义的限制。

那么，科学家在物种统计中使用“种下单元”（OTUs）这个概念有助于应对许多挑战，比如，

1、复杂性处理：自然界中存在大量的物种和微生物群体，对它们进行准确的物种鉴定和分类是一项复杂的任务。OTUs提供了一种“数学上”定义的分类方法，可以将相似的序列归为一类，简化了分类和统计分析的复杂性。

2、应对物种概念模糊性：物种的定义和界定在某些情况下是模糊的，特别是在微生物领域。OTUs允许科学家使用一种相对统一的方法来定义和描述微生物群体，而无需依赖传统的形态学特征或基因组学信息。

3、有助于数据处理和比较：利用高通量测序技术获取的序列数据庞大而复杂，OTUs作为聚类的单位，可以帮助科学家在处理和比较大规模的生物信息数据时更高效地进行分析和解释。

4、推断功能特征：OTUs通常被认为是可以相对比较公平地代表群落成员的，因此可以用于推断群落中的功能特征。这对于研究微生物群体的生态功能和其在生态系统中的作用具有重要意义。

所以，可以说，使用种下单元（OTUs）的概念有助于简化物种鉴定和分类的复杂性，处理大规模的生物信息数据，提供一种统一的分类框架，并为功能推断提供一种便捷的方式，推动了生物多样性研究的进展。不过，这个概念也有许多局限性。下一期再说。

整理/Ahua 审/绿茵 编/angel