“基因位于染色體上的實驗證據”的補充驗證

肖 飛

(湖北省武漢市育才高級中學 430010)

1 教材中關于“基因在染色體上的實驗證據”

在人教版高中生物學教材中介紹了基因位于染色體上的實驗證據,即：摩爾根在一群紅眼果蠅中發現了一只白眼雄果蠅，于是做了如下的實驗(圖1)。

圖1 摩爾根關于果蠅眼顏色的實驗

根據實驗結果，摩爾根提出設想(以下簡稱為假設一)：如果控制白眼的基因(用w表示)在染色體X上，而Y染色體不含有它的等位基因，則上述遺傳現象就可以得到合理的解釋(圖2)。

從圖2可知，假設一可以解釋實驗現象，但并未排除另一種可能：即控制白眼(或眼色)的基因位于X和Y染色體的同源區段上(以下簡稱為假設二，根據該假設白眼雄果蠅的基因型應記為XwYw)。根據假設二的遺傳圖解(圖3)，其顯示的結果如同假設一。那么，如何通過實驗驗證排除假設二呢?

圖2 Y染色體不含有白眼基因的遺傳圖解

圖3 X和Y染色體均含有白眼基因的遺傳圖解

2 對實驗的進一步驗證

事實上，摩爾根又做了回交實驗，用最初出現的那只白眼雄蠅和它的后代中的紅眼雌蠅交配，結果產生1/4紅眼雄蠅、1/4紅眼雌蠅、1/4白眼雌蠅和1/4白眼雄蠅。圖4和圖5分別是按假設一和假設二演繹推理得到的圖解。

圖4 根據假設一演繹的回交實驗圖解

圖5 根據假設二演繹的回交實驗圖解

從圖4和圖5可以看出，兩種假設都可解釋回交的實驗結果，仍然無法排除任何一種假設，又該如何去驗證呢? 最好能設計一組實驗，分別按兩種假設推理，只有當出現不同的預期結果后，則與其中一種預期相同的實驗結果，可說明該種預期的假設是正確的；同時，可排除與預期不相同的另一種假設。經過分析，用上述回交實驗中得到的白眼雌蠅與野生型紅眼雄果蠅交配(假設一中的野生型紅眼雄果蠅基因型為XWY，假設二中的野生型紅眼雄果蠅基因型為XWYW)，得到的后代便可作出判斷(圖6和圖7)。

圖6 根據假設一演繹推理的圖解

圖7 根據假設二演繹推理的圖解

最終，實驗結果與假設一的預期結果一致，而與假設二的預期結果不同，于是排除了假設二。這樣摩爾根最終將決定紅眼和白眼的基因定位在X染色體上。

3 “基因在染色體上的實驗證據”補充驗證的意義

在教學中，教師帶領學生對摩爾根關于白眼果蠅的實驗現象進行分析，提出不同的假設，并進行實驗設計，按照不同的假設，預期不同的實驗結果，然后再進行實驗驗證。這樣不僅解開學生心中的深層疑惑，最重要的是培養學生理性思維的習慣，提升分析和解決問題的能力。