基因頻率的實(shí)質(zhì)和作用

曹燕來(lái)

(浙江省湖州市德清縣高級(jí)中學(xué) 313200)

1基因頻率的實(shí)質(zhì)

1.1 例題 在一個(gè)種群中隨機(jī)抽取一定數(shù)量的個(gè)體，其中基因型AA的個(gè)體表現(xiàn)為綠色，占30%；基因型Aa的個(gè)體也表現(xiàn)為綠色，占60%；aa的個(gè)體表現(xiàn)為灰色，占10%。計(jì)算A、a的基因頻率分別是多少？

1.2 基因頻率 利用數(shù)據(jù)和基因頻率的公式，學(xué)生很容易就能求出A=60%，a=40%(表1)，但并不清楚計(jì)算出的A和a基因頻率代表什么。

表1 基因頻率計(jì)算表

根據(jù)孟德爾定律可知，生物的性狀由基因控制，基因在細(xì)胞內(nèi)成對(duì)存在，生物體在形成配子時(shí)成對(duì)的基因分離，分別進(jìn)入不同的配子中，每個(gè)配子細(xì)胞只含有成對(duì)基因中的一個(gè)。由該理論可推出，種群中AA=30%；Aa=60%；aa=10%，這3種基因型比值實(shí)際上是該種群內(nèi)3種基因型的個(gè)體的比值，A和a的基因頻率實(shí)際上是該種群內(nèi)個(gè)體產(chǎn)生的A和a配子的頻率，所以基因頻率的實(shí)質(zhì)是種群中配子的頻率。

2基因頻率的作用

2.1 計(jì)算隨機(jī)交配的生物下一代的基因型頻率 有性生殖的生物通過(guò)雌、雄配子受精產(chǎn)生受精卵，受精卵分裂、分化形成子代個(gè)體。所以，求出基因頻率即配子頻率后，可以進(jìn)一步求出下一代某種基因型生物所占的比例(表2)。

表2 子代基因型頻率計(jì)算表

當(dāng)計(jì)算出親代基因頻率A=60%、a=40%后，學(xué)生難以理解為什么雌配子中A=60%、a=40%；雄配子中也是A=60%、a=40% 。對(duì)此，分析如下：絕大多數(shù)動(dòng)物是XY型性別決定的生物，后代“生男生女”各占一半，每類基因型中都有雌雄個(gè)體。因此，上述種群中基因型為AA的個(gè)體中雌性有30%×1/2=15%；雄性有30%×1/2=15%，其余各種基因型的分析以此類推(表3)。

表3 配子中各種基因所占頻率的分析表

通過(guò)這樣的分析，學(xué)生就能接受表2中雌、雄配子的種類和比例問(wèn)題。所以，當(dāng)利用基因頻率公式計(jì)算出種群中A=60%、a=40%時(shí)，其也代表了雌配子中A=60%、a=40% ，雄配子中A=60%、a=40%。

2.2 判斷種群進(jìn)化 當(dāng)計(jì)算出基因頻率即配子頻率后，可以進(jìn)一步算出下一代(設(shè)為F1)的基因型頻率，并進(jìn)一步算出F1的基因頻率。由于有性生殖的生物靠配子結(jié)合繁衍下一代，所以種群中的基因頻率從根本上影響著每一代的表現(xiàn)型比例。自然選擇對(duì)表現(xiàn)型起選擇作用，歸根結(jié)底是對(duì)基因頻率在進(jìn)行選擇，所以基因頻率(配子頻率)變化才會(huì)成為種群進(jìn)化的重要指標(biāo)。