深挖信息 合理分析 適度拓展 提高能力
——對一道教材課后習題的深入分析

四川

高中生物教學中信息分析能力是生物學科素養的重要組成部分。要培養學生獲取信息、分析信息和深入挖掘信息的能力，教師就要在教學過程中從“教教材”向“用教材教”轉變。而利用教材素材、課后習題等信息類試題，深入分析個中原因，適度拓展，有利于培養學生學科素養。本文利用了人教版必修2教材中一道拓展題，深入挖掘其信息，并進行透徹分析，不但解決了試題本身的設問，還展示了多種知識、能力和方法技巧，有助于師生通過解決一個問題，弄懂一類題型。

一、試題再現

人教版必修2教材《遺傳與進化》第38頁拓展題，試題如下：

按照遺傳規律，白眼雌果蠅（XwXw）和紅眼雄果蠅（XWY）交配，后代雄果蠅都應該是白眼的，后代雌果蠅都應該是紅眼的。可是有一天，摩爾根的合作者布里吉斯（Bridges）發現在白眼雌果蠅與紅眼雄果蠅雜交所產生的子一代中出現了一個白眼雌果蠅。大量的觀察發現，在上述雜交中，2 000 ～ 3 000 只紅眼雌果蠅中會出現一只白眼雌果蠅，同樣在2 000 ～ 3 000只白眼雄果蠅中會出現一只紅眼雄果蠅。你怎么解釋這種奇怪的現象？如何驗證你的解釋？

二、教參答案展示

雌果蠅卵原細胞減數分裂過程中，在 2 000 ～ 3 000 個細胞中，有一次發生了差錯，兩條X染色體不分離，結果產生的卵細胞中，或者含有兩條X染色體，或者不含X染色體。如果含XwXw的卵細胞與含Y染色體的精子受精，產生XwXwY的個體為白眼雌果蠅，如果不含X染色體的卵細胞（用O表示）與含XW的精子受精，產生OXW的個體為紅眼雄果蠅，這樣上述現象就得到了解釋。也可以用顯微鏡檢查細胞中的染色體，如果在上述雜交中的子一代出現的白眼雌果蠅中找到Y染色體，在紅眼雄果蠅中找不到Y染色體，就可以證明解釋是正確的。

三、過程分析

首先教師根據教師用書的提示可以很好地解釋這種現象出現的原因（后續將做詳細分析）。但是部分參考資料在解釋這種現象時，首先給出的兩個解釋是基因突變和環境影響。那么這種解釋是否合理呢？

對于子代異常情況用基因突變和環境影響來解釋是無可厚非的，因為任何變異都可用基因突變和環境影響來解釋。但是這道題是出現在《基因突變和基因重組》與《基因對性狀的控制》這兩節教學內容之前，所以題目的提出并非首先考慮基因突變和環境影響。

對這道題的分析應該從提出問題開始，根據題目中的信息教師不難發現，在第一句話給出“白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅交配后代中出現一只白眼雌果蠅”，如果只解釋這一次實驗，基因突變是比較合理的。但是接著給出了布里吉斯大量實驗結果，教師可以發現兩個重要問題：1.為什么異常的白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅同時出現？2.為何這兩種異常果蠅的出現具有一定的規律性，并且概率基本相同？這兩個問題的出現實際上與基因突變的低頻性與隨機性這兩個特點是不相符的，所以教師轉而考慮減數分裂過程中染色體分離異常導致異常配子出現。

教師首先根據教師用書給出的提示進行分析，即雌性卵原細胞減數分裂過程中，兩條X染色體未分離，形成了基因型為XwXw和不含X染色體（用O表示）的配子，而雄性個體產生正常配子，雌雄配子隨機結合得到如表1結果：

表1

在這四種子代中，學生要確定異常的白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅還需要一個重要的信息提示，即果蠅異常性染色體組成所對應的性別，這種情況學生自然是不清楚的，所以補充見表2：

表2

根據上面信息就能夠很好地確定雜交子代中XWXwXw和YO死亡，XwXwY表現為白眼雌性，XWO表現為紅眼雄性，這很好地解釋了白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅同時出現且比例基本相同的現象了。

四、提出質疑

那么這道題分析至此是否就結束了呢？還沒有，對此題深入分析還可以繼續提出以下問題：

1.出現異常果蠅的比例約為1/2 000的現象說明了什么？

2.卵原細胞分裂異常發生在減數第一次分裂還是減數第二次分裂？

3.如果是精原細胞在減數分裂過程中發生異常，是否也能夠出現類似的異常眼色果蠅？

4.檢驗假說的方法除了顯微鏡觀察法外，還有沒有其他方法？

五、深入分析

問題1：大量實驗表明，異常果蠅出現概率約為1/2 000，說明異常配子產生的概率約為1/2 000，而1個卵原細胞只產生1個配子，即XwXw或不含X染色體的配子，這一概率說明減數分裂過程中X染色體出現異常移動的概率為1/2 000，且異常配子的出現是隨機的。

問題2：本題中因為親本雌性基因型為XwXw，所以無論是減數第一次分裂異常還是減數第二次分裂異常，產生的異常配子都是XwXw或不含X染色體的配子。若親本是XWXw，則異常配子可能為XWXW、XWXw、XwXw、O四種情況，且概率為1∶2∶2∶4。

問題3：如果是精原細胞減數分裂過程中發生異常，可能分為三種情況討論：①減數第一次分裂異常（如表3）；②減數第二次分裂X染色體所在細胞異常（如表4）；③減數第二次分裂Y染色體所在細胞異常（如表5）。

表3

表4

表5

根據以上分析可以得出，三種情況下得到的染色體異常果蠅中，雄性均為白眼，雌性均為紅眼，與正常情況相同，所以即使發生這樣的變異，在雜交子代中也不容易被觀察到。當然，沒有統計到這樣的個體，并不能說明精原細胞的減數分裂不發生異常。

問題4：對于本題中出現的白眼雌蠅（XwXwY）、紅眼雄蠅（XWO）可以通過顯微鏡觀察染色體數目進行確認，這是判斷染色體變異類型的一種常見方法。

但是利用顯微鏡觀察并非是最好的方法，因為在顯微鏡觀察染色體數目操作時不但復雜，而且需要將果蠅殺死，這樣就丟失了實驗材料，那么什么方法最合適呢？此時學生應該回想到為了確定未知個體基因型通常可以選擇測交，測交情況如表6和表7所示：

表6

表7

對白眼雌果蠅（XwXwY）測交選擇基因型為XWY的個體，預期結果為紅眼雌性∶白眼雌性∶紅眼雄性∶白眼雄性= 4∶1∶1∶4，這種異常果蠅用測交方法可以測證；對紅眼雄果蠅（XWO）測交選擇基因型為XwXw的個體，預期結果為紅眼雌性∶白眼雄性= 1∶1，這種方法無法區分XWO和XWY，并不可行，所以對于紅眼雄果蠅只能選擇顯微鏡觀察法。

六、小結

本題在整個分析過程中很好地運用了基因分離定律、減數分裂、基因突變、染色體變異、伴性遺傳、性別決定、配子法和棋盤法等相關知識和技巧。在題目分析過程中，又著重體現了對于教材中習題素材的深度挖掘，充分體現了“用教材教”的教學基本原則。所以在教學過程中教師不拘泥于給學生傳達答案，而更多的是在尊重客觀規律的情況下，引導學生大膽提出問題、分析問題，進而進行模擬演繹，實現提高解決實際問題能力的目的。