第28屆國際生物學奧林匹克競賽試題 理論2-3

范六民 佟向軍 張雁云 王戎疆 杜 軍

（1 北京大學生命科學學院 北京 100871 2 北京師范大學生命科學學院 北京 100875 3 中國人民大學附屬中學 北京 100080）

理論考試2 共3 h。

1～17 題：適應環境；18～33 題：生殖與進化；34～46 題：疾病與衰弱。

18.生物體比例：Archibald Hill（1886—1971）開創了生物物理學，使用簡單的幾何公式預測大動物和小動物解剖結構的差異。1）生物體通過一定的表面積交換物質，這些物質可供養一定體積的組織；2）肌肉所能產生最大的力與可并列收縮的肌纖維數量成正比；3）柱狀體所能承受的最大的力與其橫截面的面積成正比。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.一個生物體的質量增加8 倍，使其表面積∶體積的比值接近減半

B.與小動物相比，大動物中的擴散率更可能不夠低

C.相對于自身體重，較大的動物可比小動物背負更重的物體

D.與象（Elephantidae）骨骼相比，貓（Felis silovestris catus）的骨骼顯得更粗（與其身體大小的比值）

19.肌肉解剖：Hugh Huxley（1924—2013）提出了肌肉收縮的滑動絲理論。肌球蛋白可結合肌動蛋白絲，然后改變構象，牽拉肌動蛋白。骨骼肌肌球蛋白只能通過構象變化對肌動蛋白產生張力，而一旦完成就立即釋放肌動蛋白。在每個結合循環中，肌球蛋白水解一個ATP 分子。肌球蛋白有2 種不同形式：MYH-Ⅰ或MYH-Ⅱ。單個肌纖維含有MYH-Ⅰ或MYH-Ⅱ，但單個肌肉含有混合類型的纖維。測量了不同哺乳動物種類（以點表示）中纖維類型的混合。MYH-Ⅱ比MYH-Ⅰ循環得更快。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.當負荷相同時，人類肌肉的收縮比黑猩猩（Pan）更快

B.與有負荷時肌纖維縮短受阻相比，當肌纖維快速縮短時，它產生更多的力

C.與人類相比，黑猩猩在肌肉有氧呼吸時產生更大比例的ATP

D.人類和黑猩猩最近的共同祖先的肌肉，可能與人類更相似，而與黑猩猩不那么相似

E.未縮短的處于緊張狀態的肌肉不消耗ATP

20.恐龍：Mary Anning（1799—1847）通過收集化石發展了史前生命的概念。Richard Owen（1804—1892）創造了術語“dososaurs”，而Thomas Huxley（1825—1895）使用化石顯示鳥類（Aves）演化自恐龍（Dinosauria）。直至去年，科學家認為恐龍系統發育如圖1所示。2017年，英國科學家分析了更多的化石，并根據數百個特征，包括所示的特征，生成了一個新的系統發育樹（圖2）。這是古代鳥類的代表特征。

判斷以下每個陳述更可能符合恐龍系統發育樹1（圖1）還是系統發育樹2（圖2）。

A.一些蜥腳類（Sauropoda，每棵樹最左側的群組）具羽毛

B.鳥臀經歷了多次起源（趨同）

C.專性肉食性特征經歷了多次起源

D.最早的恐龍起源于南半球

21.消化系統：Dame Jane Goodall（1934—）發現，人科動物（Hominidae）使用工具，以獲取更多營養的食物和獵獲肉類。熊（Ursidae）表現出類似的行為，但大熊貓（Ailuropoda melanoleuca）只食用竹子。這些不同的動物具有能反映其飲食的消化道結構，如圖所示。為便于比較，將這些草圖已放大至相似大小。狗（Canis lupus）代表典型的食肉動物，犀牛（Rhinocerotidae）是典型的食草動物。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.人類在消化和吸收營養物上投入的能量比黑猩猩（Pan）更多

B.黑猩猩比猩猩（Pongo）食用的肉和水果更多

C.大熊貓消化系統可獲取所食竹子的絕大多數的營養物質

D.食物通過猩猩消化道的速度比通過人類消化道更快

22.史前英國人：巨石陣于新石器時代晚期（石器時代，約公元前3000年），建在Cornwall 郡和東地中海之間歐洲最重要的貿易路線上。青銅時期（約公元前2500年），燒制風氣橫掃歐洲，許多人燒制特色陶器（圖1）。為查明英國人是否買賣和燒制陶壺，還是由入侵英國的人燒制的，對不同地點的殘留物進行基因組測序。比較了新石器時代、燒制陶器時代和青銅器時代樣品基因組中來源于不同地點的等位基因（以顏色顯示）的平均比例（圖2）。rs4988235（T）是乳糖酶的基因的等位基因，可促進人在成年期間產生乳糖酶。對英國人各時期乳糖酶基因的等位基因頻率進行了測定（圖3）。乳糖是牛奶中的糖。

1）判斷以下每個陳述是否正確。

A.在英國燒制陶器的大部分人都是英國土著人

B.英國燒制陶器的人替換了不燒制的人

C.從這些數據可得出結論，現代英國人與青銅時代英國人在遺傳上顯著不同。

2）估計現代英國成年人能消化牛奶的比例，選擇與正確答案最接近的選項。

選項：0.1、0.2、0.3、0.4、0.5。

23.海龜：大西洋、印度洋、地中海和太平洋的英屬領土有大量的新海洋保護區，綠海龜（Chelonia mydas）和玳瑁（Eretmochelys imbricata）棲息在此（圖1）。海龜的性別決定取決于巢的溫度，例如，Chagos 群島孵化的幼龜（圖2）。砂溫依賴于巢址（圖3）。大多數繁殖發生在繁殖高峰期，但雄性數量不足降低了繁殖率。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.Ascension 島孵化出過量雌性海龜

B.Chagos 島孵化出的玳瑁性比大致平衡

C.Chagos 島海龜的繁殖比Ascension 島的海龜受全球變暖的影響小

D.保護工作者應該優先保護巢區有陰影的海灘

24.睪丸組織學：Robert Hooke（1635—1703）在他的著名著作“顯微照片（Micrographia）”中普及顯微鏡，并發明了“細胞”一詞。分析細胞的大小和形狀以顯示其身份，而其細胞核外形可顯示轉錄活躍的細胞，或其是否分裂。細胞之間的特殊連接允許內部物質在細胞間傳輸，或外部物質被捕獲在其后。電子顯微鏡下可見睪丸清晰的形態，如圖所示。生殖細胞（可將遺傳物質傳給下一代）會減數分裂，并逐漸發育為便于運動的形態：這些成熟的精子被釋放至充滿液體的管腔中。

判斷以下每個陳述是否正確。

A.細胞i 有助于防止針對睪丸特異性抗原的自身免疫性疾病

B.細胞ii 是二倍體（每個染色體有2 個拷貝）種系細胞

C.細胞iii 促進性激素（睪酮）的運輸

D.細胞iv 使用獨特的組蛋白（DNA 結合蛋白）超濃縮DNA

25.花香：鮮花從花瓣中產生揮發性香料以吸引傳粉者，但只在受精期。一些揮發性分子通過花瓣細胞（圖示）膜擴散至空氣中。ABC 超家族跨膜轉運蛋白利用ATP 將物質泵出細胞。這些包括多重耐藥泵，它們從細菌、植物和癌細胞運出許多外來化學物質。為了研究ABC 轉運是否將一些揮發性香料吸入空氣中，科學家作了幾個可測試的假設。

如果ABC 轉運體確實參與香料運輸，判斷以下每個假設是否很可能正確或錯誤。

A.相對于開放的花，一種在花苞中表達最多的ABC 轉運體，參與香料排放

B.在花中高表達ABC 轉運蛋白的植物品系，比在其花中低水平表達ABC 轉運蛋白的品系更香

C.當ABC 轉運蛋白被阻斷時，花瓣細胞內揮發性香料濃度較高

D.與大的揮發性分子相比，改變ABC 轉運蛋白功能對小的揮發性分子的排放有更大的影響

（待續）