AI 图表工具

支序图生成器

列出生物名称,或贴上性状表格,AI 会理清嵌套的支系并画出分支正确的演化树。不需要序列比对文件,也不用装桌面软件。

支序图示例

同一棵演化树的五种画法,每种都配有真实生成的图 —— 点击卡片即可套用样式,或放大查看完整图像。

教学阶梯式
直角树
树 + 性状矩阵
末端配插图
白板手绘

什么是支序图?

支序图(cladogram)是一种分支图,表示一组生物之间由共同祖先衍生而来的亲缘关系。每个末端是一个类群,每个分支点(节点)代表其上方所有类群最近的共同祖先,而任一节点连同它的全部后代就构成一个支系(clade)。分支上通常标注在该处首次出现的衍生性状——共近裔性状。这正是支序图不只是一幅画而是一个论证的原因:共有性状的嵌套关系,就是类群嵌套关系的证据。

支序图只表达分支顺序,枝长没有任何含义。这正是它与 phylogram(枝长正比于遗传变化量)以及 chronogram(枝长代表时间)的区别。这个支序图生成器负责出图——用日常语言描述这组生物,或者贴上性状表,AI 会解出拓扑并画成可直接用于习题、讲义、学位论文或期刊论文的图。

要点

  • 支序图只表示分支的先后顺序。分支的长度没有含义,画得长并不代表变化更多或时间更久。
  • 支系是指某个节点连同它的全部后代;命名一个支系,指的是指向一个节点,而不是图上的某一片区域。
  • 分支上标注的是共近裔性状——在该节点首次出现、并为其上方所有类群共有的衍生性状。
  • 决定根落在哪里的是外类群;没有外类群,同样的分支形态就没有方向。
  • 在任何节点上旋转分支,都会得到一张外观不同、但完全相同的树。

支序图是怎么生成的

1

描述这组生物

列出生物名称、贴上性状矩阵、给一段 Newick 字符串,或者干脆只写类群名——「人科的几种猿」。AI 会理清嵌套的支系;你没有指定拓扑时,采用目前公认的系统发育关系。

2

选择树形样式

每个分支点都标出性状的经典教学阶梯图、适合发表的干净直角树、树与其性状矩阵并排的组合图、末端配生物插图的版本,或者白板手绘风。

3

在工作台里细调

支序图会在你的工作台中打开,可以局部重绘、调整标签、超分放大,并导出高分辨率文件,用于讲义、幻灯片、海报或论文。

支序图的组成部分

各种教科书和期刊上的支序图都能读懂,是因为它们都由同一批基本元素构成。下面是阅读支序图时会遇到的术语,也是生成器可以为你标注的部分:

根

树的基部——图中所有类群的共同祖先。

节点

分支点:由此分开的各支系最近的共同祖先。

分支

两个节点之间的一条谱系,长度不表达任何含义。

末端(类群)

被比较的终端单元——一个物种、属或更大的类群。

支系

一个节点连同它的全部后代,不多也不少。

外类群

研究类群之外的类群,用来确定树的根。

共近裔性状

衍生性状,标在首次出现处,此后各支共有。

多歧分支

同一节点分出三支以上——先后顺序尚未解决。

同一棵树可以有很多种画法。支序图可以画成直角式、斜线式或阶梯式,任何节点上的分支都可以自由旋转——这些都不改变它所陈述的亲缘关系。两张看起来完全不同的图,可能是同一棵树。

怎样读支序图才不会读错

对这类图的误解,几乎都来自把画法当成了图本身的主张。三点值得单独点出来:

最右边的类群不是「最进化的」

末端的排列位置只是绘图约定,不是排名。所有现生末端从根算起经历的时间完全一样——苔藓和向日葵一样「现代」。把任何节点上的分支旋转一下,树没有变。

亲疏要顺着节点看,不是按纸面距离看

两个并排印在一起的末端可能是远亲。关键在于它们的谱系在哪里汇合:共享最近共同祖先的类群关系最近,无论它们在图上离得多远。

末端之间不存在祖先关系

支序图从不表示某个现生类群是另一个现生类群的后代。祖先位于节点上,而且这些祖先是假设性的——由性状推断出来,并不是图上画出的哪个生物。

支序图用在什么地方?

练习卷、复习笔记与实验报告

进化单元的习题、复习笔记和实验报告——从性状表建树,矩阵和图一次出在同一张图里;上课本身则可以用白板手绘版。

讲座与科普传播

带插图的版式会在每个末端配一个生物形象,正是幻灯片和科普文章需要的那种图——系统发育软件画不出来,找插画师则要另外约稿。

论文、学位论文与海报

干净的直角树,类群名和支系标签都准确,可用于背景章节、综述或海报的一栏,不必打开建树软件,也不用准备数据文件。

支序图、支长树与年代树的区别

支序图是系统发育树的一种,只表示分支顺序,别无其他。支长树(phylogram)的枝长与遗传变化量成正比;年代树(chronogram)的枝长表示时间。三者主张的亲缘关系相同,但只有支序图不对「变化了多少」和「过了多久」作出任何断言。 问一张图「是支序图还是系统发育树」,其实是在问它的枝长有没有含义。

支序图支长树年代树
枝长表示不表示任何东西遗传变化的量经过的时间
末端是否对齐对齐,右端齐平不对齐,变化到哪就止于哪对齐,止于现在
有无时间轴没有没有有,以年或百万年为单位
依据共有的衍生性状序列数据加一个模型序列加化石标定
是否给出分支顺序是是是
能否回答「差异有多大」不能能不能
能否回答「距今多久」不能不能能

支序图并不比支长树「更不准确」,它只是主张得更少。如果你的数据支持分支顺序但支持不了变化速率,画支序图才是诚实的做法。

关于支序图的常见问题

AI 支序图生成器是怎么工作的?

你用日常语言描述这组生物。AI 先理清嵌套的支系——哪些类群构成每个支系、每个节点由什么衍生性状标记——然后把树画出来,末端用你给的类群名。只给一个类群名,它就采用目前公认的系统发育关系;给它一张性状矩阵,它就建出这份数据所支持的树。

可以从性状表格建树吗?

可以,而且这是它最擅长的用法之一。把表格贴进去,选 树 + 性状矩阵 样式:衍生性状最少的类群会成为外类群,每个性状标注在它首次出现的节点上,成图会把树和它所依据的矩阵并排画出来——正是课堂练习要的那张图。

能读 Newick,或者我已经确定好的拓扑吗?

可以。贴一段 Newick 字符串,或者直接把拓扑写清楚,图会严格按你指定的画,而不会被「订正」成教科书版本。如果你要求的结构与公认的系统发育关系冲突,图仍按你的要求画,工作台里的说明会指出这一点。

这是系统发育分析软件吗?能载入序列比对或给出自展值吗?

不是——它做的是用于教学、发表、幻灯片和文章的树*图*,不做系统发育推断。如果你需要从序列数据估计树并给出支持率,请用 MEGA、RAxML、IQ-TREE 或 iTOL;如果你要的是一分钟左右拿到一张干净、看起来正确的支序图,这条路更快。

支序图和系统发育树有什么区别?

支序图也是系统发育树,但它只表达分支顺序,枝长是任意的。phylogram 的枝长正比于演化改变量,chronogram 的枝长代表时间。教学材料和大多数概念性配图用的都是支序图,因为要说的就是亲缘关系本身。

支序图生成器免费吗?生成的图能商用吗?

免费方案即可生成支序图(导出带水印)。付费方案去除水印,并解锁全部模型与高分辨率导出;你可以把这些图用于课程、出版物和商业材料。

支序图该怎么读

要看节点,而不是横着看这一页。 两个末端如果由靠近末端的节点相连,就是近亲;如果要一路下到根部才能连上,就是远亲——它们在纸面上挨得多近都不相干。末端不是从左到右排名次的,现存的末端之间也没有谁「更进化」:从根算起,每一个末端经历的时间都一样长。

什么是支系(clade)

支系是树上的某个节点连同它的全部后代,一个都不能少。 鸟类和鳄类加上它们的共同祖先构成一个支系;而通常意义上的「爬行动物」不是,因为这个说法把鸟排除在外,却又包含了鸟的祖先。漏掉部分后代的类群叫并系群,把不相关的分支拼凑在一起的叫多系群,两者都不是支系。

什么是外类群,支序图为什么需要它

外类群是已知位于所研究类群之外的一个类群,它用来判断哪些性状状态是祖先状态,从而确定根的位置。没有外类群,分支形态就没有方向:同一棵树可以在好几个位置生根,而每种生根方式对亲缘关系的说法都大不相同。

支序图上的节点代表什么

节点代表其上方所有类群最近的共同祖先。它是一个假设,不是一块化石:它代表由性状证据推断出曾经存在过的祖先种群,通常既没有名字,也没有对应的标本。

什么是共近裔性状

共近裔性状是某个支系全体成员共有的衍生性状,因为它最早出现在它们的共同祖先身上——比如鸟类的羽毛,或者把鸟类和鳄类合在一起的四腔心脏。共近裔性状是分组的证据;单纯的祖先性状,或各自独立演化出来的性状,都不是。

怎样从零开始做一张支序图

先列一张性状表:类群排成行,性状排成列,并把外类群也放进去。与其余类群共有衍生性状最少的那一类先分出去,此后每多一个衍生性状就确定下一个节点。把这张表贴进来,就会直接据此构建树形;只用文字描述类群的话,则采用目前公认的系统发育关系。

两张看起来不同的支序图会表示同样的关系吗

会,而且这是最常见的误读。 任何节点上的分支都可以自由旋转,同一棵树可以画成直角式、倾斜式或阶梯式。两张看上去毫不相像的图,完全可能是同一棵树——真正携带信息的只有节点的嵌套关系。

画出你的第一张支序图

从一串生物名称,到一张可直接发表的演化树,大约一分钟。

开始绘制