谈生物教学中的“心困”现象—— 一道遗传计算题的思考

蔡 杰

(江苏省西亭高级中学 226300)

遗传计算是生物教学中难点之一，教学中教师会本着简化、准确的原则，从基本计算入手，总结、衍生出多种解题技巧，由繁化简，抓住计算的主要方面和主要对象，删除冗余和干扰的其它计算步骤，采用分类逐个击破、逆向思考及并类计算等精简思维，达到高效解题的目的.

遗传精简计算中各种优化计算的模型相对较集中，针对角度十分鲜明，如多对等位基因交配，单个个体形成配子种类繁多，交配方式种类和比例复杂，这就可针对每对等位基因的交配逐个、单独计算，最后合并汇总，此种模式宜考虑采用分枝法；交配方式的多元化，子代自由交配或多组合交配，一般涵盖了自交和杂交，逐个计算较为繁琐，可以抓住个体产生的配子种类相对较少且比例简单的特点，此种模式考虑采用配子结合的方法进行解题.

例1(2020南京一模 第33题节选)野生型果蝇的腹部和胸部都有短刚毛(相关基因用A和a表示)，眼色为红眼(相关基因用B和b表示).现有一只突变果蝇S，研究者利用其进行图1所示杂交实验.请分析回答问题：

图1

(4)若让F2中的类型⑤、⑧充分混合后并进行随机交配，则后代中腹部长刚毛白眼雌果蝇所占比例为____.(错误解答：15/256；正确解答：1/32)

上述问题的解决过程中，抓住题目本身“随机交配”角度，常规性地侧重选择配子结合法，然后逐渐展开解题.这种选择解题方法的角度取向上没有问题，问题在于随机交配的亲本基因型产生的配子比例不能简化.盲目地经验主义，有时解答的结果会失真，造成错解.对于特殊背景下的本道题目，往往简化会导致出现盲区，造成错误解题. 现将此题的错误解题和正确解题进行详细对比分析.首先从题目材料分析，两种解题方法的实验一(如：图2所示)、实验二(如图3所示)的推断过程相同，其交配详解过程如2、3所示.

图2 图3

针对上述子代基因型种类及比例情况，对(4)问中⑤、⑧充分混合后的随机交配进行分析，这就面临方法的选择：一种是概括归类计算(简化解题，快速容易错误)，一种是逐个例举、分步分类计算(按步解题，繁杂正确率高).一般情况下，对于多组交配或是自由交配和随机交配，最可能的考虑第一种方法，简化计算过程，提高解题效率；而对于常规设问，交配方式单一的计算，可以采用第二种直接进行.现对这两种方法解题过程例举比较如图4所示.

图4

二者解题的偏差究竟差异在哪里？归根到底其原因之一是因为两对等位基因组合时未完全随机结合，以雌性个体为例，题干中给出的基因型为3种，而如果把常染色体3种基因型(1AA、2Aa、1aa)与性染色体两种基因型(XBXb、XbXb)组合，应该是6种基因组合才能相匹配各配子概率，与实际的3种相矛盾，其计算出的配子占比改变，出现偏差；其原因之二是因为X、Y性染色体属于异型同源染色体，其非同源区基因不存在等位基因造成(如图5所示).

图5

由于果蝇红眼(B)与果蝇白眼(b)位于X染色体的非同源区Ⅱ-1区，Y上没有相应区段及相应的基因，造成含不同基因的雄性配子比例发生变化，最终形成携带b基因的雄性配子与雌性配子结合概率变化，子代相应性状占比也随之改变.此题具体过程中两种解法的配子占比变化及产生子代的比例变化分析如图6所示.

图6

从上述两种方法的配子求解中不难发现，无论雌、雄配子均发生了变化，其中雌配子种类不变，但占比变化显著，为原因之一造成；雄配子种类变化显著，第一种简化解法中虚增了AXb配子，且部分比例也发生变化，为原因之二造成.正是由于上述一个个的微小差异的积累，最终的答案也相差甚远.对此，我们是否可以考虑，在两对等位基因自由交配时，亦或在涉及X、Y异型同源染色体的非同源区基因的自由交配时，对于配子结合法使用要适当考虑实际交配组合的存在与否，或者考虑采用直接解题，避免出现错解的情况.

由此，针对上述现象我们进行以下变式对比，抓住自由交配或多组随机交配进行再次剖析，比对配子结合法如何避免思考疏漏，既缜密又简化的完美解题.

例2(2019江苏高考 第32题)杜洛克猪的毛色受两对等位基因独立遗传控制，其毛色有红毛、棕毛和白毛三种，对应的基因组成见表1.

表1

请回答下列问题：

(2)已知两头纯合的棕毛猪杂交得到的F1均表现为红毛，F1雌、雄交配产生F2.

④F2中棕毛个体相互交配，子代白毛个体的比例为____.(正确解答：1/9)

本题F2中棕毛个体基因型及比例情况为AAbb∶Aabb∶aaBB∶aaBb=1∶2∶1∶2，其相互交配即为随机交配，优先考虑配子结合法，但F2四种棕色子代并不是AA、Aa、aa与BB、Bb、bb两对基因完全组合形成的(完全组合应为9种基因型)，因此若分别求AA、Aa、aa的配子结合子代，BB、Bb、bb的配子结合子代，再进行两种子代组合求解白毛个体，这就会虚增出除四种棕色亲本之外的交配结果.为了避免逐个计算的繁琐，延续配子结合的简化，采用组合配子结合替代单个配子结合解题，提高解题的速度和精准度.

正确解答应从F2中棕毛个体AAbb∶Aabb∶aaBB∶aaBb为1∶2∶1∶2出发，先求解出其产生的组合配子为Ab∶ab∶aB为1∶1∶1，雌雄情况相同，ab的概率为1/3，则白毛aabb为1/9.改进后的配子结合法，配子种类及比例求解较为复杂，需要格外细致的关注其比例，但配子结合产生特定性状的子代概率计算相对较为简单.

遗传计算解题类型众多，不同类型各具特色.系谱图的遗传方式判断，柱形图的归类比较，文字题的基因间的关系，表格题的基因型推断，每一个均要归结和细化，计算时还需返璞归真，不能以经验和技巧代替一切.只有因题制宜地选择适当的解题方法，务必剔除每一种方法的盲区所在，做到省略步骤但不能省略思维，才能真正做到心无困惑，正确解题，高效解题.