高中现代进化论

刘梅

摘要：在高中的生物教学中，现代进化论中最为关键的教学要点就是有关种群基因频率的计算。本文主要针对几种常见的基因频率的计算展开阐述，基因频率的相关计算也是高考中的热点之一。在高中生物教学中，教师发现对于大多数学生来说有关种群基因频率的计算依然还是一个难点。笔者从事多年的高中生物教育教学，在有关高中现代进化论——种群基因频率的计算这一块总结出自己的一些经验，通过对不同的题型进行划分类型，让学生掌握计算的规律，熟悉套路，万变不离其宗。

关键词：高中；进化论；基因频率；计算一、什么是种群的基因频率

生物进化的本质是种群基因频率的改变，在理想的环境条件下，种群基因频率在世代的相传过程中是相对维持稳定的，但理想状态始终是不存在的，实际条件下生物是存在多种因素影响的，比如自然选择、基因重组、基因突变等等，都会导致种群基因频率处于一个变化的过程中，这一点也很好的解释了上面所说的生物进化的本质是种群基因频率的改变。到底什么叫做基因频率呢？简单的说，就是指某种基因在某个种群中所出现的比例。可以这样来表示，a%+A%=1。教师务必要求学生对概念要有一定的理解，如果在学习计算种群基因频率的过程中，连最基本的什么是种群的基因频率都没有理解，那么后期的教学就很难进行。

二、几类典型的种群基因频率的计算

在高中阶段，生物是一门理工类的学科，它和文科类的发散思维不同，重在理解和吸收，进而融化成自己的知识。理工类学科强调建立模型，划分类型。这一点在生物的学习中亦是如此，比如在高中现代进化论中，种群基因频率的计算这一块，是教师平时教学中的难点也是重点，基本上是在每年的高考中都会有所涉及。我们以这一问题为例，具体的阐述下如何对所学的内容进行分类。根据本人多年的教学经验，将其大概分为以下的三个类型。

1.根据各基因型的个体数进行计算首先要求学生熟练掌握计算的原则，即种群中的某基因的频率，等于种群中的该基因的总数除以种群中的该对等位基因的总数，再乘以百分之百。这就好像是使用一个工具的说明书，只有在掌握方法的前提下才能有所下手，才会有提高使用效率、改进不足之处之说。对于这类根据各基因型的个体数进行计算的题型，列举两个具体的实例。一，随机的在某个种群任意抽取一百个个体，经检测得知，基因型为AA的个体数为三十个，基因型为Aa的个体数为六十个，基因型为aa的个体数为十个，那么如何分别求出基因A和a的频率呢？我们来具体的分析一下，对于这对含有A（a）的等位基因，每一个个体都可以认为是含有两个基因。既然这样，那么显然一百个个体含有的基因总数就是两百个，A基因的个数为六十加上二乘以三十，共一百二十个，a基因的个数为六十加上二乘以十，共八十个，两者之和为二百，可见运算是正确的。根据种群基因频率的计算方法可知，在上面的这个种群之中，A基因的基因频率是用一百二十除以二百，再乘以百分之百，即百分之六十； a基因的基因频率是八十除以二百，再乘以百分之百，即百分之四十，满足a%+A%=1，运算是正确的。

上面主要是针对常染色体上的基因频率的计算，伴性遗传则又有不同，下面对具体的实例进行分析。某大学对学生进行了色盲患病的调查，根据调查显示，在参与调查的一千五百學生中，女生共七百八十人，其中患病人数为二十三人，携带者人数为五十二人；男生共八百二十人，其中患病人数为六十五人，根据上述该群体中含有色盲的基因的基因频率为多少呢？具体的来分析一下，首先，不同于常染色体遗传，色盲是伴性遗传，也就是说在男女中出现的比例是不同的，具体来说是伴X染色体上的隐性遗传。女性的色盲患病者基因型为XaXa，女性的色盲携带者基因型XAXa，男性的色盲患病者基因型为 XaY，男性是没有携带者的。题目中，七百八十名女生，患病有二十三人，携带者有五十二人，可知在女性之中Xa基因有五十二加上二乘以二十三，即九十八；八百二十名男生，患病有六十五人，那么在男性之中Xa基因有六十五，因此，Xa基因的总数就是九十八加上六十五，共一百六十三。一千五百名被调查者的X染色体总数为八百二十加上二乘以七百八十，共两千三百八十，所以，综合上述，该群体的色盲基因频率就是一百六十三除以两千三百八十，再乘以百分之百，为百分之六点八。这种类型题虽然是很简单，但教师在教学中也要让学生注意归类，掌握方法，遇到题目就不会不知所措，无从下手。

2.通过基因型概率来求解什么是基因型频率呢？简单的说，就是某种基因型的个体在群体中所占有的比例。在有关这一块的学习中，常常会遇到通过基因型频率来求解基因频率的相关计算。比如，在某一种群中随机的任意抽取定量的个体，已知其中AA基因型的个体占总数的百分之二十四，Aa基因型的个体占总数的百分之七十二，aa基因型的个体占总数的百分之四，分别求出A基因和a基因的基因频率。显然，A基因的基因频率是用百分之七十二除以二再加上百分之二十四，即百分之六十，a基因的基因频率是用百分之七十二除以二再加上百分之四，即百分之四十，两者相加为百分之百，可见运算正确。这是一类常考的题型，教师在教学中要引起注意，主要是让学生掌握运算方法，运算起来就很容易了。

3.通过遗传平衡定律来求解什么是遗传平衡定律呢？即在一个能够随机交配的、极大种群之中，没有选择、没有突变、没有迁入和迁出的前提下，可以认为种群的基因频率能够保持不变。也就是说满足三个要点，一是种群要足够的大；二是种群之间的个体都能够进行随机交配；三是种群内的基因频率不改变。下面以具体实例进行分析，首先是常染色体上的分析，苯丙酮尿症一种是常染色体隐性的遗传。其发病率不是很高，大约为一万分之一，那么人群中的丙苯酮尿症的致病基因a为多少呢？假设a为致病基因，则携带者的基因型即为Aa。由题意可知aa的频率为一万分之一，那么也就是q的平方为一万分之一，所以q也就是a的基因频率为零点零一。

在伴性遗传中，遗传平衡定律的应用也有不同。例如上面列举过的人的色盲遗传病。假定在某群体之中，已知在男性之中患色盲病的概率为百分之八，求患病基因的基因频率和女性之中的患病率。可以假设患色盲的基因Xa频率为p，正常的基因XA频率为q。男性患色盲的概率是百分之八，所以Xa频率就是百分之八，XA频率为百分之九十二。男性的X染色体都是来自女性，因此，女性之中Xa频率也是百分之八，XA频率也是百分之九十二。在女性和男性之中Xa和XA基因频率都是一样的，因此整个人群之中也是相同的比例。接下来求女性中的色盲发病率，我们依据p^2+2pq+q^2=1，可知女性中患病率为百分之八乘以百分之八，即百分之零点六四。其实，遗传平衡定律是很类似于数学的完全平方公式的，其理解可参照完全平方公式，即p^2+2pq+q^2=1。

【总结】高中生物教学中有很多重点难点，种群的基因频率计算就是较为重要的一个。根据本人的教学经验，将之进行分类教学，我大致将计算分为以上三个类型，即根据各基因型的个体数进行计算、通过基因型概率来求解和通过遗传平衡定律来求解，具体题型具体分析，当然也不排除还有一些其他的分类方法，以上只是我个人的见解，仅供参考。

参考文献：

[1]马兆英，基因频率的计算类型及解法，《中学生物教学》，2004（12）：31-32

[2]雷德春、李承纯，怎样计算种群中基因频率和基因型频率，《中学生理科应试：高中》，2005（1）：50-51

[3]左延柏，基因频率计算题的分类解析，《新高考：物理化学生物》，2007（12）：44-46

[4]孙晓梅，谈谈基因频率的计算方法及应用，《课外阅读：中下》，2012（24）：290-290endprint