微生物是一类结构简单、在自然界分布最广的生物,其中病毒和细菌是最常见的两类微生物。它们是大自然物质循环的主要参与者,能够对人类的活动产生巨大影响。随着测序技术的迅猛发展,研究者们已经测序出许多种微生物的基因组。采用序列分析的方法,研究这些微生物的分类,探究它们的起源和演化关系,是理解它们的功能的关键步骤,对微生物引起的传染病的预防、诊断也具有十分重要的实际价值。传统的多序列比对方法是十分有效的序列分析方法,一般能够构建较准确的生物进化关系。但是,病毒序列常常变异率很高,出现基因的插入删除,基因水平转移等现象,这些都导致多序列比对结果不准确。多序列比对方法所需要的时间与序列长度成正比,这导致它不适用于细菌和序列长度较大的病毒的分类和进化分析。在本文中,基于病毒的全蛋白质组数据,我们利用非序列比对的60维自然向量法,对七个巴尔的摩纲下的4000多个病毒分类,建立它们的进化关系。结果表明,我们的方法可以达到非常高的准确率。我们还系统比较了蛋白质组和基因组在病毒分类上的差异。我们发现,当病毒可靠蛋白质序列较充分的情况下,采用蛋白质组数据分类可以达到更好的效果;当病毒的可靠蛋白质序列缺失较多时,采用蛋白质序列对病毒分类的准确率较之基因也是相差很小的。另外,采用自然向量法,我们研究了最近爆发的寨卡病毒以及其它黄病毒的传播特征和进化关系。结论表明,寨卡病毒来自于非洲,然后传播到亚洲、太平洋并遍及到美洲。最后,我们提出了一种新的特征向量法,用于构建物种的进化关系。我们的特征向量法不仅利用了序列中核苷酸的分布特征,还包含了序列的生物化学性质。通过在病毒和细菌等微生物数据集上测试,我们的方法计算速度非常快且能够准确推断出生物的进化关系。