В отличие от искусственных систем классификации, направленных на усиление идентификации, филогенетические классификации считаются "естественными", поскольку они в первую очередь отражают филогению (эволюционную историю и взаимосвязь группы таксонов) растения. Интересно, что в этой системе не предусмотрен какой-либо конкретный таксономический метод.
В настоящее время кладистика является наиболее популярной парадигмой филогенетической классификации в биологической таксономии и получила широкое признание в качестве основного средства описания эволюционных связей. Определяют кладистику как "метод классификации, который группирует таксоны иерархически в дискретные множества и подмножества".
Авторы полагают, что данная система классификации может быть использована для организации любого рода сравнительных данных (например, лингвистики), но подразумевается она в первую очередь в области биологической систематики. Теория кладистики (инициированная Хеннигом) и быстрое развитие технологий ДНК позволили сделать вывод о филогенах и предложить истинно естественные, основанные на генеалогии классификации.
Эта форма филогенетической классификации (т.е. кладистика) действительно подразумевает определенную методологию или подход к получению и построению классификации. Система кладистики обычно представлена ветвями родословной, образующими эволюционные клады (единственная филогенетическая линия), образованные разнородными видами предков-потомков. Согласно Китчингу и др., основной целью кладического анализа является установление отношений между группами-партнерами (общие прямые предки). Авторы также сообщили, что принципы кладистики были разработаны Вилли Хеннигом в 1950 году, но только в 1966 году его работы стали доходить до многих биологов.
Некоторые из основных принципов кладистической теории, предложенных Хеннигом, таковы: 1) отношения четко определены в терминах общего происхождения, 2) отношения определяются общими производными признаками, 3) пладограмма (не корневое дерево) - это диаграмма ветвления, выражающая отношения и распределение символов.
Однако пладограмма не подразумевает родословную и родословную. Эволюционные деревья, которые обычно строятся из пладограмм, делают это с использованием оси времени. Несколько деревьев могут быть совместимы с одной плакадограммой. Взвешивание символов, которые должны быть включены в пладограмму, направлено на повышение шансов получения более точной оценки истинных кладистических соотношений с использованием этих символов. Три подхода к классификации, упомянутые выше, могут использоваться по отдельности или в сочетании друг с другом.
В 2016 году Фэй утверждал, что для признания групп, которые более точно отражают взаимоотношения, многие ботаники в течение последних двух с половиной веков пытались создать больше природных систем, используя больше символов.
Он добавил, что в 19 веке ботаники Кью Джордж Бентам и Джозеф Хукер разработали систему классификации, которая использовалась еще несколько лет назад в Хербарии Кью и в других местах. То, как методы классификации используются учеными-исследователями в Kew Gardens в поисках новых лекарств и других полезных растений, было продемонстрировано на примере SAPS (он-лайн справочник). В 20 веке Кронквист (США) и Тахтаджан (Россия) разработали широко используемые системы.
Традиционно растения классифицируются по фенотипу. Однако недостаточное количество экспертов и нестабильность фенотипов, которые легко поддаются влиянию факторов окружающей среды, затрудняют применение этого традиционного метода классификации. В начале 1990-х годов развитие технологии секвенирования представило потенциальное решение этих проблем, когда были проведены первые крупные анализы цветковых растений на основе последовательностей ДНК.
Это стало возможным благодаря значительным достижениям в технологии секвенирования ДНК и вычислительной мощности в конце 20 века. Способность определять последовательность ДНК открыла гораздо больше о том, где растение принадлежит таксономически и помогает точно локализовать новые виды. Поэтому в настоящее время ДНК наряду с морфологией и экологией используется для подтверждения уникальности организма в биологическом мире. Ботаники создали огромное количество ДНК.
Последовательности генов в каждом из трех растительных геномов - ядерном, митохондриальном и пластидиальном. RbcL, atpB, matK, rpl16 и 18S рибосомальная ДНК часто секвенировались в растениях для вывода своих филогенов (термин "Филогения" происходит от комбинации греческих слов. Филон означает "племя" или "клан" или "раса", а генезис означает "происхождение" или "источник"). Цветущие растения были первой крупной группой, в отношении которой большие группы ученых сотрудничали при проведении всеобъемлющего анализа такого рода, собирая последовательности для одних и тех же генов, с тем чтобы данные могли быть объединены.
Патвардхан и др., которые обсудили историю и общую информацию о молекулярной филогении, сообщили, что новый импульс развитию этой области придало наличие быстрых методов секвенирования ДНК наряду с разработкой надежных методов статистического анализа. Авторы считают, что, хотя традиционные морфологические системы классификации организмов широко практикуются до сих пор, они имеют некоторые ограничения. Они утверждали, что использование молекулярных маркеров может дополнить традиционный морфологический метод филогенетических исследований, хотя они не лишены недостатков и относительно недавно стали популярны.
Другая важная проблема, с которой столкнулись классификации растений, заключается в том, что последние исторически составлялись одним или несколькими людьми, которые часто не соглашались друг с другом в отношении того, какие признаки следует подчеркнуть.
Развитие технологии секвенирования также позволило ботаникам порвать с этой традицией и привело к созданию системы Angiosperm Phylogeny Group (APG), четвертая итерация которой только что была опубликована. Фэй обсудил развитие системы классификации, которая прошла через три этапа: 1) система классификации Линнея, 2) системы классификации на основе ДНК и 3) разработка системы ПНГ. Чейз и Фэй сообщили, что многие из тех, которые полученны в результате анализа последовательностей ДНК, не особенно отличаются от некоторых частей предыдущих классификаций.
Они также подчеркнули, что было бы странно, если бы все предыдущие представления о классификации цветущих растений и филогенетических связях были неверными. Чейз и Майкл утверждали, что, хотя существует значительное количество сильно измененных представлений о взаимосвязях, возникающих в результате анализа последовательностей ДНК, это открывает потенциальный конфликт между молекулами и морфологией.
Коудука и др. также утверждали и приводили ссылки, подтверждающие его мнение, что, хотя этот подход основан на хорошо зарекомендовавшей себя и популярной технологии секвенирования, генерируемые последовательности нуклеотидов, с помощью которой можно проводить дальнейший компьютерный анализ, этот подход нельзя назвать легко применимым методом классификации видов, поскольку он часто приводит к недостаточному объему информации для идентификации и классификации видов, а для его применения учеными всего мира, особенно в отношении большого числа видов, требуется достаточно много времени и средств.
Секвенирование дополнительных генов может помочь в решении первой проблемы. Поскольку это делает подход более сложным и менее доступным, Kouduka et al. продемонстрировали, что профилирование генома - компактная технология для анализа генома - может универсально классифицировать организмы, когда они впервые показали, что терапевт успешно применяется для целей классификации. Они добавили, что классификация по GP может широко применяться к биологическим исследованиям, в том числе ботаническим исследованиям, благодаря своему удобству и информативности.
