用阿拉伯数字来表示生物 —— 世界上有多少物种？

作为一个科学工作者，不能老灌水。有时候也写点专业的文章吧！

虽然标题写得很大很空洞，但这个问题是无解的——因为永远有未知的物种在等着你。那么我们换一个更加实际的问题：世界上有多少已知的生物物种呢？

物种的定义

要回答这个问题，让我们先做如下假定以便于让问题简化：

1. 物种之间要存在一定程度的生殖隔离。
   • 全世界的人（Homo sapiens）视为一个物种。
   • 狼与狗也能视为一个物种（Canis lupus），因为狼和狗之间并不存在生殖隔离。
   • 但鱼就不能视为一个物种了，太多不同的鱼了，相互之间不能交配的。🐟🦈🐠🐡
2. 生物需要由细胞构成。病毒🦠暂时不计入，它脱离了宿主细胞就不能生存了。例如类病毒就是一个 RNA 分子，和 H₂O 分子没有本质区别。

物种的学名（拉丁名）

即使不是生物专业的人，只要稍微接触过理科的，一定听说过物种的“学名”，因为是用拉丁语单词来表示，又叫拉丁名。例如：

• 🏃 – Homo sapiens
• 🐶/🐺 – Canis lupus
• 🐱 – Felis catus
• 🌾 – Oryza sativa

重名的烦恼（duplicated binomial）

很多人（甚至有些教科书）都认为一个拉丁名就能独一无二地确定一个物种，包括维基百科上也是这么说的：

二名法系统的价值体现在它的简便性和广泛性：

• 同样的名称在所有语言中通用，避免了翻译的困难。
• 任何的一个物种都可以明确无误的由两个单词确定。
• 本系统已经在植物学 (始于 1753)，动物学 (始于 1758) 和细菌学 (始于 1980)中广泛应用。

https://zh.wikipedia.org/wiki/二名法

事实并非如此。例如 Centropogon australis 这个名字就可以指两个不同的物种：

之所以会重名也是冤枉，因为 Centropogon australis 用来表示一种鱼的情况是在 1790 年（相当于清朝乾隆年间）由一个姓 White 的人记录的，而 Centropogon australis 用来表示一种植物的情况是在 1925 年（相当于民国年间）由一个姓 Gleason 的人记录的。那时候又没有网络，一个植物学家哪有那么容易查询所有动物的名字以确保不重名？于是为了不重名只好加上作者的姓氏和年份，即 Centropogon australis (White, 1790)（一种鱼）和 Centropogon australis (Gleason, 1925)（一种植物）。真是麻烦死了👿。关于重名的例子可参考此处。

高级分类单元也会重名

不仅是物种的“学名”会重名，高级分类单元（界门纲目科属等）的“学名”也会重名。大家熟悉的“脊椎动物”的学名叫做 Vertebrata，属于“亚门”。问题是，有一种红藻的属名也叫做 Vertebrata。这就更麻烦了！因为这些是包含了很多个不同物种的高级分类单元，不能像物种那样加上作者的名字和年份来定位。怎么办呢？

用阿拉伯数字来表示生物

有一个比较投机取巧的办法：直接用阿拉伯数字来表示！无论是物种、还是上一级的分类单元（界门纲目科属等），每个“节点”都赋予一个独一无二的阿拉伯数字串就好了，即好记而且绝对不会重名。目前比较流行的，是美国国家生物技术信息中心（National Center for Biotechnology Information，简称NCBI）的编号系统。所有物种都有一个独一无二的编号，且公布在网上可以让全世界用户免费查询和下载分析。花美国纳税人的钱造福全世界👍。例如：

• 🏃 – Homo sapiens – 9606
• 🐶/🐺 – Canis lupus – 9612
• 🐱 – Felis catus – 9685
• 🌾 – Oryza sativa – 4530

这种编号方法打破了动物、植物、微生物等不同学科的壁垒，所有物种一视同仁、都用数字来表示，分析统计起来也非常方便。接下来我们就来回答“世界上有多少已知的生物物种”这个问题。

让我们来计数

脊椎动物 🐶🐦🐢🐸🐟：7742

与我们人类亲缘关系最接近的是脊椎动物。脊椎动物是一个单系群¹，编号是 7742。那么我们怎样才能查询出来它包括那些物种呢？这就是 NCBI 数据库厉害的地方，只要在搜索框里输入如下命令就能列出来它包含的全部物种：

"species"[Rank] AND txid7742[Organism:exp] NOT "uncultured"[Filter]

最后一个 NOT "uncultured"[Filter] 是为了排除一些不准确的条目。类似于化学里面的“混合物”。

因为 NCBI 数据库每天都在更新，所以只能列出当前查询的结果：98,420 个物种。

脊椎动物包含鱼🐟、两栖动物🐸、爬行动物🐢、鸟🐦、哺乳动物🐶等，大部分人都很熟悉，就不再科普了。

无脊椎动物 🦐🦀🐚🐌🪼🪱🕷️🐞🦋 ：[33208]-[7742]

动物里面、不属于脊椎动物的就是无脊椎动物（废话！）但是请注意⚠️：无脊椎动物不是一个单系群。

当然，动物（Metazoa，动物界）作为一个整体是一个单系群，编号是 33208。所以我们要用“消减法”：动物（33208）- 脊椎动物（7742）= 无脊椎动物：

"species"[Rank] AND txid33208[Organism:exp] NOT txid7742[Organism:exp] NOT "uncultured"[Filter]

当前查询的结果：977,850 个物种。

无脊椎动物包含了非常非常多的种类，根本列不完。只能列举一些常见的🦐🦀🐚🐌🪼🪱🕷️🐞🦋。物种数量这么多也是意料之中的，别忘了昆虫就是无脊椎动物的一类，“昆”就是数量繁多的意思。

因此，无脊椎动物可以定义为[33208]-[7742]²。

植物 🌳🌹🌾：33090

植物（Viridiplantae，植物界）是一个单系群，编号是 33090。

"species"[Rank] AND txid33090[Organism:exp] NOT "uncultured"[Filter]

当前查询的结果：225,617 个物种。包括苔、藓、蕨类、裸子植物（松杉柏）、被子植物（有花）等，这些大家都很熟悉。

题外话：绿藻与红藻

接下来是非常令外行人莫名其妙的地方：植物界（33090） 包括绿藻（Chlorophyta，绿藻门，编号是 3041），但是不包括红藻、褐藻、硅藻等任何其他“藻类”。

确实有点不可思议，仅仅是因为颜色的不同就有嫡庶之分？确实如此。红藻和其他藻到底属于什么，后面再谈。

真菌 🍄：4751

真菌（Fungi，真菌界）是一个单系群，编号是 4751。

"species"[Rank] AND txid4751[Organism:exp] NOT "uncultured"[Filter]

当前查询的结果：180,885 个物种，包括我们熟悉的蘑菇、香菇、木耳、酵母菌、霉菌等。

原生生物：[2759]-[33208]-[33090]-[4751]

真核生物（Eukaryota，编号 2759）除了动物界（33208）、植物界（33090）和真菌界（4751）之外，剩下的可以称为“原生生物（Protists）”。和“无脊椎动物”一样，原生生物不是一个单系群。因此我们又要借助于“消减法”：真核生物（2759）- 动物界（33208）- 植物界（33090）- 真菌界（4751）= 原生生物。

"species"[Rank] AND txid2759[Organism:exp] NOT txid4751[Organism:exp] NOT txid33090[Organism:exp] NOT txid33208[Organism:exp] NOT "uncultured"[Filter]

当前查询的结果：48,623 个物种。

上面提到的红藻门（2763）就是其中一个群体。

细菌：2

细菌（Bacteria）是一个单系群，编号是 2。已经包括了蓝藻、放线菌、支原体、衣原体等微生物。

"species"[Rank] AND txid2[Organism:exp] NOT "uncultured"[Filter]

当前查询的结果：466,957个物种。

古生菌：7890

古生菌（Archaea）是一个单系群，编号是 7890。

"species"[Rank] AND txid2157[Organism:exp] NOT "uncultured"[Filter]

当前查询的结果：7,890 个物种。

汇总

我们关心的是上述分类有没有“漏掉”什么生物？汇总如下，合计一共为 2,006,242 个物种：

分类	物种数目（2024年11月29日）
脊椎动物 Vertebrates	98,420
无脊椎动物 Invertebrates	977,850
植物 Plants	225,617
真菌 Fungi	180,885
原生生物 Protists	48,623
细菌 Bacteria	466,957
古生菌 Archaea	7,890
合计	2,006,242

NCBI 的数据库为有细胞的物种创建了一个节点：cellular organisms，编号是 131567，查询物种数目：

"species"[Rank] AND txid131567[Organism:exp] NOT "uncultured"[Filter]

不多不少，正好 2,006,242 个。说明以上分类没有遗漏。因此我们可以下结论：世界上已知的生物物种大约为200万种。

题外话：还有哪些类别不是单系群？

爬行动物：[1294634]+[8504]+[8459]

这可能是比较经典的例子了：爬行动物自己不是单系群，爬行动物加上鸟才是单系群，因为鸟🐦实际上是一种特殊的恐龙🦖。

爬行动物加上鸟，叫做蜥形动物（Sauropsida，编号8457），有 22,532 个物种。而鸟纲（Aves，编号8782）有 11,077 个物种。因此爬行动物的物种数 = 蜥形动物(8457) – 鸟(8782) = 22,532 – 11,077 = 11,455

爬行动物一般认为有以下三大群体。

• 鳄鱼🐊（Crocodylia，编号1294634），有 41 种
• 蜥蜴🦎与🐍（Lepidosauria，编号8504），有 10,937 种
• 龟🐢（Testudines，编号8459），有 475 种

三者加起来是 11,453 种。还有 2 种是什么呢？可以当脑筋急转弯来使用³。

鱼：[117565]+[117569]+[7777]+[7898]+[118072]+[7878]

鱼也不是一个单系群，但两栖动物（Amphibia，编号8292）、蜥形动物（Sauropsida，编号8457）、哺乳动物（Mammalia，编号40674）均是单系群，所以我们用消减法：

鱼的物种数 = 脊椎动物（7742）- 两栖动物（8292）- 蜥形动物（8457）- 哺乳动物（40674）= 98,420 – 13,576 – 22,532 – 9,831 = 52,481

鱼一般认为有以下六大群体。

• 盲鳗（Myxini，编号 117565），有 81 种
• 七鳃鳗（Hyperoartia，编号 117569），有 492 种
• 软骨鱼类（Chondrichthyes，编号 7777），有 2,015 种
• 硬骨鱼类（Actinopterygii，编号 7898），有 49,876 种
• 腔棘鱼（Coelacanthimorpha，编号 118072），只有 2 种
• 肺鱼（Dipnomorpha，编号 7878），有 15 种

合计正好是 52,481 种，一个不差。可见这种编号系统用来进行广域统计是非常准确的。

双子叶植物：[3398]-[4447]

被子植物分为单子叶植物和双子叶植物，这在初中生物里面就学过。有意思的是，被子植物（Magnoliopsida，编号3398，192,710种）和单子叶植物（Liliopsida，编号4447，43,229种）都是单系群，但双子叶植物不是单系群。因此：

双子叶植物 = 被子植物（3398）- 单子叶植物（4447）= 192,710 – 43,229 = 149,481 种

双子叶植物一般认为有以下七大群体。

• 无油樟（Amborellales，编号 261009），只有 1 种。
• 睡莲（Nymphaeales，编号 261007），177 种。
• 木兰藤（Austrobaileyales，编号 82956），82 种。
• 金粟兰（Chloranthales，编号 261008），73 种。
• 木兰类（Magnoliidae，编号 232347），5,502 种。
• 金鱼藻（Ceratophyllales，编号 91811），8 种。
• 真双子叶类（eudicotyledons，编号 71240），139,106 种。

合计 144,949 种，还差了4,532种。这是因为还有以下四类属于真双子叶植物里面不那么“真”的部分（好拗口啊！），没有被包括在（eudicotyledons，编号 71240）内：

• 黄杨类（Buxales，编号 280577），141种
• 山龙眼类（Proteales，编号 232378），1,082种
• 毛茛类（Ranunculales，编号 41768），3,229种
• 昆栏树类（Trochodendrales，编号 400839），只有2种

现在还差 78 种，是一些已记录但未明确分类的物种：

• Thymelaceae（编号 2695755），4种
• 未分类的Magnoliophyta（编号 232379），73种
• 未分类的Magnoliopsida（编号 2695920），1种

4+73+1 = 78，凑齐了。

苔藓植物：[13809]+[3208]+[3195]

分为三类：

• 角苔（Anthocerotophyta，编号 13809）
• 藓类（Bryophyta，编号 3208）
• 地钱（Marchantiophyta，编号 3195）

有意思的裸子植物：1437180

裸子植物定义为种子植物中不属于被子植物的部分。本来不是单系群，因为它包括种子蕨类 （Pteridospermatophyta，很多种）和末端裸子植物（Acrogymnospermae，编号1437180）两大组。可是种子蕨类已经灭绝了，所以现在的裸子植物反而变成了一个单系群，直接使用编号1437180即可，包括松柏、银杏、苏铁、买麻藤四大类。

1. 定义：所有成员有一个共同祖先，而且这个祖先下面不能再出现别的新成员 ↩︎
2. 加上中括号是为了表明这个数字不代表数量 ↩︎
3. 🦖🦕 ↩︎