為什麼生物分類學重要？
人類為了瞭解這個複雜的世界，並與彼此溝通，需要建立通用的分類及命名系統。例如，當一群工程師相互溝通時，若討論到機器的零件，需要用清楚的零件類別及名稱，才能知道彼此在說什麼。而各式各樣的零件除了正式標準的名稱之外，可能也有不同的別名或是俗名，但這些稱呼必須有一致性並且被廣泛接受，才能有效的溝通。舉例來說，若是一個零件有很多種不同的稱呼，而每個工程師都只知道其中一兩種，那這群人就很難跟彼此溝通。同樣的，若是有一個零件的稱呼經常在變，或是不同的零件卻有相似甚至是相同的名字，那也會造成溝通上的困難。
接續以上的例子，生物分類學就是生物學家試圖把我們生活周遭的各式不同生物分門別類並命名，藉以建立秩序的一門科學。透過這樣一套系統的建立，生物學家才能彼此相互溝通，進而累積知識。
建構分類學系統對我們生活有什麼影響？
生物分類學不只是影響生物學家們，也與一般人的日常生活習習相關。以下有幾個相關的例子：
醫療診斷：
當罹患感染性疾病時，醫師與醫療人員還有病患之間的溝通都須具體清楚敘述致病的病原究竟為何，才能根據現有的知識提供適當的治療方法。
防疫檢疫：
國際貿易的蓬勃發展使得各式病原體或入侵物種更容易在不同國家間傳播，進而導致重大的損失。分類學中的「鑑定」便是防疫檢疫單位藉以確認入境生物種類的一門科學，也是達成有效控管不可或缺的基礎。
生態保護：
透過對於不同物種的準確界定，我們可以深入探討生態系統的組成和功能，進而制定相應的保護計劃和管理措施，以協助維持平衡和永續性。此外，對於珍稀物種的界定，也是保育政策的基礎，進而有效的保護生物多樣性。
複合種是什麼？在生物分類學上有什麼特別之處？
複合種（species complex）用於指稱生物學上一種特殊的狀況，亦即有一群生物彼此之間有相當的相似度，但卻又不盡相同。若是要把這些生物歸類為單一物種並給它們相同的名字，會導致同一個名字用來指稱並不是那麼相像的生物。但若是要把這群生物分開變成幾個不同的物種，它們彼此之間卻又太像，導致難以清楚的劃分。遇到這種情況，不論是在基礎科學研究或是應用上，都會造成溝通的困難。值得注意的是，隨著科學的進展，近年來發現許多與我們生活緊密相關的細菌都是複合種。
挑戰困難—為細菌複合種開發分類方法
中研院植微所郭志鴻博士研究室以農桿菌（Agrobacterium tumefaciens）複合種為例，開發了適用於細菌複合種的基因體學分析策略。這項研究的流程及發現如下：
一、挑選一個複合種之內各個具有代表性的不同菌株，進行全基因體分析，比較所有菌株彼此之間在DNA序列以及所帶有基因的異同。這樣的分析可以建立量化的物種界定法，清楚而準確的把一個複合種區分為幾個不同的物種，並進而給予各個新定義的物種明確的新名稱。這樣的量化物種界定法也可以被應用於未來新分離菌株的鑑定。此外，基因體分析也可用來探討複合種之內各個物種及各個菌株之間的演化關係。
二、當物種分界及演化關係可被確立後，即可有效的針對特定基因的遺傳多樣性及演化史做深入的探討。由於第六型分泌系統（type VI secretion system; T6SS）在致病、共生和細菌間競爭方面具有重要作用，此研究挑選這些基因進行深入的分析，結果發現這些基因即使在同一個複合種之內，都有相當高的多樣性及複雜的演化史。一部分的物種會在演化的過程中失去這些基因，因而造成相近物種之間在遺傳上的差異。此外，甚至有一個物種是在失去這些基因之後，還從另一個相近的物種再重新獲得這些基因。基因可以如此不斷的失去或是重新獲得的演化史，而非完全由祖先傳給後代再逐漸累積突變，是細菌可以快速演化的關鍵。
三、由於在農桿菌的重要性中，不論是作為一個危害農業的植物病原，或是用來進行基因轉殖的生物科技工具，都是藉由腫瘤誘發質體（tumor-inducing plasmids; pTi）來達成，因此這個研究也針對這些質體進行分析。結果發現，質體的演化史與染色體的演化史相當不同，這也可能是農桿菌複合種可以快速演化並適應不同植物宿主的關鍵因素之一。而這個質體可以在不同細菌間交換的發現，也與其他病原菌可以快速演化出抗藥性的機制有共通之處。
四、研究成果顯示，即使在複合種內，基因體分析仍可依照DNA序列或基因內容來清楚的定義物種分界，並探討物種間與物種內的遺傳分化。
論文內容詳：
Chou et al. (2022) Modular evolution of secretion systems and virulence plasmids in a bacterial species complex. BMC Biology 20:16 https://doi.org/10.1186/s12915-021-01221-y.
從物種界定到科學研究的新篇章
農桿菌是重要的植物病原菌，對農桿菌進行分類和基因體分析，不僅可深入了解這個病原菌的基礎生物學，也可協助未來應用性研究。此外，透過開發新的研究方法，藉以建立可被量化的物種界定規則，以及連帶所發展出來的多層次基因體分析策略，也可在未來被運用在其他細菌複合種的研究。以更宏觀的角度而言，亦有助推動基因體學和演化生物學的發展。
科普小知識
農桿菌是什麼？
農桿菌是一種普遍生活在土壤中的細菌。當有適當的機會時，它會將質體上的其中一段DNA複製後嵌入植物的染色體中，進而誘導植物細胞不斷分裂增生變成腫瘤，這種病狀被稱為冠癭病（crown gall disease）。雖然植物長瘤通常不會致命，但是長了腫瘤的果樹產量會降低，而扦插苗則會失去經濟價值。
農桿菌的應用範圍有哪些？
農桿菌的應用範圍十分廣泛，其中最為人所知的是被用來製作轉基因作物。科學家對農桿菌的腫瘤誘發質體進行改造，將農桿菌原本要送入植物的DNA片段換成其他的序列，便可以利用農桿菌的特性製作出會表現特定基因產物的植物。例如，把可以抗殺草劑的基因藉由農桿菌轉移到特定作物，並育成新的品種，便可以利用這個殺草劑去除田間的雜草。
除了上述的應用之外，由於農桿菌提供了生物學家操控植物基因組成的能力，因此也是基礎科學研究中用來探討特定基因功能的重要工具。而這樣獲得的知識，除了用來製造轉基因作物之外，也可以被運用於傳統育種方法，藉以培育出新的作物品種以改善人類生活。