應(yīng)用“假說(shuō)—演繹法”模型解決遺傳學(xué)問(wèn)題的思考

蔣選榮

[摘 要]

高中生物教學(xué)中領(lǐng)悟和運(yùn)用“假說(shuō)—演繹法”，對(duì)于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力至關(guān)重要，同時(shí)也是解決遺傳問(wèn)題的重要思維方法。

[關(guān)鍵詞]

假說(shuō)—演繹法;理論模型;遺傳學(xué)問(wèn)題

“假說(shuō)”是基于事實(shí)材料基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)象、過(guò)程、規(guī)律做出的假定性的解釋或說(shuō)明，“演繹”是指將普遍性或一般性的解釋（結(jié)論）應(yīng)用于對(duì)具體現(xiàn)象的說(shuō)明和解釋。高中生物教學(xué)中領(lǐng)悟和運(yùn)用“假說(shuō)—演繹法”，對(duì)于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力至關(guān)重要，同時(shí)也是解決遺傳問(wèn)題的重要思維方法。

一、建構(gòu)“假說(shuō)—演繹法”在解決遺傳學(xué)問(wèn)題中的模型

依據(jù)“假說(shuō)—演繹法”建構(gòu)的解決遺傳學(xué)問(wèn)題的理論模型如下：

運(yùn)用該模型解決具體遺傳學(xué)問(wèn)題的操作過(guò)程是：首先對(duì)遺傳現(xiàn)象中事實(shí)材料進(jìn)行分析，運(yùn)用遺傳學(xué)定律進(jìn)行推理和想象，對(duì)遺傳現(xiàn)象中產(chǎn)生的問(wèn)題嘗試進(jìn)行解釋，即做出假設(shè)。然后運(yùn)用假設(shè)解決具體的遺傳學(xué)問(wèn)題，即演繹推理的過(guò)程。演繹的基本要義是從前提必然地得出結(jié)論的推理或是從一些假設(shè)的命題出發(fā)，運(yùn)用邏輯的規(guī)則，導(dǎo)出另一命題的過(guò)程。問(wèn)題的解決符合遺傳學(xué)規(guī)律，說(shuō)明假設(shè)是正確的，再通過(guò)歸納總結(jié)，得出相關(guān)遺傳學(xué)結(jié)論。運(yùn)用假設(shè)不能解決遺傳問(wèn)題，必須重新提出假設(shè)。模型中“問(wèn)題解決”包含通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)的過(guò)程。

二、例析“假說(shuō)—演繹法”理論模型在解決遺傳學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用

（一）做出假設(shè)，解釋遺傳現(xiàn)象

例1：黃色卷尾鼠彼此雜交，子代的表現(xiàn)型及比例為6/12黃色卷尾、2/12黃色正常尾、3/12鼠色卷尾、1/12鼠色正常尾。上述遺傳現(xiàn)象的主要原因可能是（ ?）

A.不遵循基因的自由組合定律

B.控制黃色性狀的基因純合致死

C.卷尾性狀由顯性基因控制

D.鼠色性狀由隱性基因控制

遺傳現(xiàn)象分析：黃色卷尾鼠的遺傳涉及到兩對(duì)相對(duì)性狀的遺傳，不適用基因的分離定律。雜交后代性狀分離的比例為6∶2∶3∶1，偏離基因自由組合定律的9∶3∶3∶1的比例關(guān)系。分別計(jì)算一種性狀的分離比：黃色∶鼠色=2∶1，卷尾∶正常尾=3∶1。

推理想象：根據(jù)每種性狀的分離比推斷卷尾和黃色是顯性性狀。卷尾與正常尾的性狀分離符合基因的分離定律，黃色與鼠色的性狀分離比偏離了基因分離定律的3∶1比例關(guān)系。黃色是顯性性狀，基因型有兩種，分別是純合和雜合，比例是1∶2，推理想象顯性純合致死。

做出假設(shè)：控制黃色性狀的基因純合致死。

驗(yàn)證假設(shè)：由于黃色性狀的基因純合致死，兩對(duì)相對(duì)性狀在遺傳中的自由組合表現(xiàn)為（2∶1）（3∶1）=6∶2∶3∶1，與遺傳現(xiàn)象相符。

解決該種類型遺傳學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵是要做出假設(shè)，假設(shè)是在基于對(duì)事實(shí)材料的推理想象基礎(chǔ)上提出。符合遺傳學(xué)規(guī)律的假設(shè)可以運(yùn)用來(lái)解釋遺傳學(xué)現(xiàn)象，否則，假設(shè)就不成立。

（二）運(yùn)用假設(shè)，演繹推理

例2：下圖為某家族中一種遺傳病的系譜圖，對(duì)該病敘述錯(cuò)誤的是（ ?）

A.如果該病是常染色體顯性遺傳病，則女兒一定是雜合子。

B.該病可能是常染色體隱性遺傳病。

C.該病是血友病，再生一個(gè)外孫還患血友病。

D.該病可能是X染色體上的隱性遺傳病。

分析事實(shí)：根據(jù)遺傳系譜圖，排除Y染色體上的基因引起的遺傳病，不能確定顯性遺傳或隱性遺傳，也不能確定是X染色體或常染色體上的基因所引起的遺傳病。

做出假設(shè)：題目中4個(gè)選項(xiàng)事實(shí)上就包含了4種假設(shè)。假設(shè)成立的依據(jù)是能解釋遺傳系譜圖中反映出的遺傳現(xiàn)象。

運(yùn)用假設(shè)：A選項(xiàng)的假設(shè)是該病是常染色體顯性遺傳病，則第一代和第二代中的男性均是隱性純合子，女兒又都患病，推理出女兒一定是雜合子，A選項(xiàng)正確。依據(jù)B選項(xiàng)的假設(shè)，第一代和第二代的男性可能是顯性純合子或顯性雜合子，若是顯性雜合子，所生子女都有可能患病，B項(xiàng)假設(shè)成立。C項(xiàng)假設(shè)是該病是血友病，依據(jù)假設(shè)，第二代女性的基因型是XhXh，可以推理出再生一個(gè)外孫還患血友病的結(jié)論，C項(xiàng)正確。若D選項(xiàng)假設(shè)成立，同時(shí)第三代的女性患病，推理第二代男性患病，事實(shí)上沒(méi)有患病，D項(xiàng)假設(shè)不成立。答案：D

解決該種類型遺傳學(xué)問(wèn)題的思路是依據(jù)選項(xiàng)提供的假設(shè)，演繹推理到具體的遺傳現(xiàn)象，如果推理符合遺傳規(guī)律，則假設(shè)成立，否則，重新開始假設(shè)。

（三）依據(jù)規(guī)律，演繹推理

例3：下列鑒定生物遺傳特性的方法中恰當(dāng)?shù)氖牵??）

A.鑒定一匹白馬是否是純合子用測(cè)交

B.區(qū)分狗的長(zhǎng)毛和短毛這相對(duì)性狀的顯隱性關(guān)系用測(cè)交

C.不斷提高小麥的抗病系的純度用測(cè)交

D.檢驗(yàn)雜種灰兔F1的基因型用雜交

事實(shí)分析：該題涉及到運(yùn)用遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)方法鑒定物種的顯隱性、基因型以及提高純合子的比例的方法。由于4個(gè)選項(xiàng)中都涉及到一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳，所以適用的遺傳學(xué)規(guī)律是基因的分離規(guī)律。根據(jù)“假說(shuō)—演繹法”理論模型，上述4個(gè)選項(xiàng)屬于運(yùn)用遺傳學(xué)知識(shí)進(jìn)行演繹推理的過(guò)程。

演繹推理：A選項(xiàng)中，白馬性狀屬于顯性性狀，因?yàn)殡[性性狀的個(gè)體就是純合子。白馬與隱性性狀的個(gè)體雜交（即測(cè)交），若出現(xiàn)性狀分離，則白馬是雜合子;若沒(méi)有出現(xiàn)性狀分離，則為顯性純合子。B選項(xiàng)，不能判斷長(zhǎng)毛和短毛的顯隱性關(guān)系，不能用測(cè)交手段來(lái)區(qū)分。C選項(xiàng)，測(cè)交是有了鑒定基因型的實(shí)驗(yàn)方法，不能有了提高抗病系的純度，可以采取自交、選擇淘汰、在自交的實(shí)驗(yàn)過(guò)程來(lái)提高純度。D選項(xiàng)，雜種灰兔是由一對(duì)等位基因決定的性狀，基因型不需要鑒定。

該遺傳題的解決是利用遺傳學(xué)規(guī)律、遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，不需要重新做出假設(shè)。

（四）做出假設(shè)，驗(yàn)證假設(shè)

例4：某遺傳病的遺傳涉及非同源染色體上的兩對(duì)等位基因。已知Ⅰ-1基因型為AaBB，且Ⅱ-2與Ⅱ-3婚配的子代不會(huì)患病。根據(jù)以下系圖譜，正確的推斷是（ ?）

A.Ⅰ-3的基因型一定為AABb

B.Ⅱ-2的基因型一定為aaBB

C.Ⅲ-1的基因型可能為AaBb或AABb

D.Ⅲ-2與基因型為AaBb的女性婚配，子代患病的概率為3/16

遺傳系譜圖分析：根據(jù)遺傳系譜圖并結(jié)合題干信息分析，該遺傳病是由兩對(duì)基因控制，符合基因的自由組合定律。由于Ⅰ-1基因型為AaBB，則Ⅱ-2必定含有B基因。

推理想象：Ⅱ-2患病并含有B基因，若含有A基因，則Ⅰ-1也患病，事實(shí)上Ⅰ-1正常，推斷Ⅱ-2含有aa基因，同時(shí)由于Ⅱ-2與Ⅱ-3婚配的子代不會(huì)患病，推斷子代必然同時(shí)含有A和B基因。由于子代必然含有B基因，推斷Ⅱ-2的基因型必然是aaBB，進(jìn)一步推斷Ⅱ-3的基因型必然是AAbb。

做出假設(shè)：該遺傳病患者至少含有一對(duì)隱性基因。

驗(yàn)證假設(shè)：由于Ⅱ-2與Ⅱ-3的基因型分別是aaBB、Aabb，所生子女的基因型都是AaBb，由于不含有成對(duì)的隱性基因，子代不會(huì)患病，對(duì)照遺傳系譜圖，第三代個(gè)體均表現(xiàn)正常，所以假設(shè)成立。選項(xiàng)B正確。

中學(xué)生在解決遺傳學(xué)問(wèn)題時(shí)，假設(shè)的驗(yàn)證并不能都通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)施，利用假設(shè)來(lái)推導(dǎo)遺傳現(xiàn)象是否與事實(shí)相符也是一種驗(yàn)證假設(shè)的方法。

（五）歸納總結(jié)，得出結(jié)論

例5：人類遺傳病調(diào)查中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)家系都有甲遺傳病（基因?yàn)镠、h）和乙遺傳病（基因?yàn)門、t）患者，系譜圖如下。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）甲病的遺傳方式為________，乙病最可能的遺傳方式為________。

（2）若Ⅰ-3無(wú)乙病致病基因，請(qǐng)繼續(xù)以下分析。

①Ⅰ-2的基因型為________;Ⅱ-5的基因型為________。

②如果Ⅱ-5與Ⅱ-6結(jié)婚，則所生男孩同時(shí)患兩種遺傳病的概率為________。

③如果Ⅱ-5與h基因攜帶者結(jié)婚并生育一個(gè)表現(xiàn)型正常的兒子，則兒子攜帶h基因的概率為________。

材料分析：該遺傳學(xué)問(wèn)題比較綜合，涉及到判斷遺傳方式、推理基因型以及計(jì)算患病概率。就甲病分析，根據(jù)第一代父母正常、第二代女兒患病的事實(shí)，甲病的遺傳方式為常染色體隱性遺傳。就乙病分析，父母正常，男孩患病且患乙病的均表現(xiàn)為男孩，為隱性遺傳病，最可能的遺傳方式為X染色體上的隱性遺傳病。

提出假設(shè)：乙病最可能的遺傳方式為X染色體上的隱性遺傳病。

演繹推理：乙性狀遺傳表現(xiàn)為患病都為男性，父母都正常，X染色體上的致病基因來(lái)自母親。推理1號(hào)家庭男性的致病基因均來(lái)自Ⅰ-2，2號(hào)家庭患病男性的致病基因來(lái)自Ⅰ-4。

驗(yàn)證假設(shè)：Ⅰ-3無(wú)乙病致病基因，確定乙病的遺傳方式為X染色體上的隱性遺傳病。

依據(jù)表現(xiàn)型和基因型的關(guān)系，確定Ⅱ-1的基因型是XtY，Ⅱ-2的基因型是hh。推理出Ⅰ-2的基因型是HhXTXt，Ⅱ-5的乙性狀的基因型是XTY，甲性狀的基因型是HH或Hh，比值是1∶2。根據(jù)Ⅱ-9的基因型是hhXtY，推理出Ⅰ-3和Ⅰ-4的基因型分別是HhXTY、HhXTXt，進(jìn)而推出Ⅱ-6甲性狀的基因型是HH或Hh，比值是1∶2，乙性狀的基因型是XTXT或XTXt，比值是1∶2。如果Ⅱ-5與h基因攜帶者結(jié)婚并生育一個(gè)表現(xiàn)型正常的兒子，該表現(xiàn)型正常兒子的基因型為HH或Hh。

歸納總結(jié)，得出結(jié)論：Ⅱ-5與Ⅱ-6結(jié)婚，依據(jù)基因的分離定律，就甲性狀分析：患病概率的計(jì)算表達(dá)式為2/3Hh×2/3Hh，得出患甲病的概率為1/9;就乙性狀分析：患病概率的計(jì)算表達(dá)式為XTY×1/2XTXt，所生男孩患病概率為1/2×1/2=1/4。甲、乙兩種性狀同時(shí)考慮，所生男孩同時(shí)患兩種遺傳病的概率為1/36。Ⅱ-5與h基因攜帶者結(jié)婚，計(jì)算兒子攜帶h基因的概率的過(guò)程是：Ⅱ-5產(chǎn)生H基因配子和h基因配子的概率分別為2/3和1/3，h基因攜帶者（Hh）產(chǎn)生H基因配子和h基因配子的概率分別為1/2和1/2。依據(jù)受精作用的過(guò)程是隨機(jī)的，產(chǎn)生hh基因型的概率為1/6，產(chǎn)生Hh基因型的概率為3/6，產(chǎn)生HH基因型的概率為1/6，排除hh，因?yàn)樽哟＃Y(jié)論是兒子攜帶h基因的概率是3/5。

“假設(shè)—演繹法”模型中的歸納總結(jié)、得出結(jié)論是基于事實(shí)分析、提出假設(shè)、演繹推理等邏輯思維基礎(chǔ)上進(jìn)行的，是在結(jié)合遺傳學(xué)基本規(guī)律和原理的基礎(chǔ)上，對(duì)遺傳學(xué)問(wèn)題歸納和總結(jié)。

三、“假說(shuō)—演繹法”模型運(yùn)用總結(jié)

“假說(shuō)—演繹法”理論模型包含的提出假設(shè)、推理想象、演繹、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、歸納總結(jié)等步驟都屬于科學(xué)思維方法。在解決某個(gè)遺傳學(xué)問(wèn)題時(shí)，不一定需要利用模型中所有的科學(xué)思維方法。上述例題反映了運(yùn)用“假說(shuō)—演繹法”模型中科學(xué)思維方法是有差異的。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]吳君民.準(zhǔn)確理解假說(shuō)演繹法的本質(zhì)[J].中學(xué)生物學(xué)，2012，61（5）.

（責(zé)任編輯：符 潔）