曹燕來
(浙江省湖州市德清縣高級中學 313200)
1.1 例題 在一個種群中隨機抽取一定數(shù)量的個體,其中基因型AA的個體表現(xiàn)為綠色,占30%;基因型Aa的個體也表現(xiàn)為綠色,占60%;aa的個體表現(xiàn)為灰色,占10%。計算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,學生很容易就能求出A=60%,a=40%(表1),但并不清楚計算出的A和a基因頻率代表什么。
表1 基因頻率計算表
根據(jù)孟德爾定律可知,生物的性狀由基因控制,基因在細胞內(nèi)成對存在,生物體在形成配子時成對的基因分離,分別進入不同的配子中,每個配子細胞只含有成對基因中的一個。由該理論可推出,種群中AA=30%;Aa=60%;aa=10%,這3種基因型比值實際上是該種群內(nèi)3種基因型的個體的比值,A和a的基因頻率實際上是該種群內(nèi)個體產(chǎn)生的A和a配子的頻率,所以基因頻率的實質是種群中配子的頻率。
2.1 計算隨機交配的生物下一代的基因型頻率 有性生殖的生物通過雌、雄配子受精產(chǎn)生受精卵,受精卵分裂、分化形成子代個體。所以,求出基因頻率即配子頻率后,可以進一步求出下一代某種基因型生物所占的比例(表2)。
表2 子代基因型頻率計算表
當計算出親代基因頻率A=60%、a=40%后,學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% 。對此,分析如下:絕大多數(shù)動物是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體。因此,上述種群中基因型為AA的個體中雌性有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
通過這樣的分析,學生就能接受表2中雌、雄配子的種類和比例問題。所以,當利用基因頻率公式計算出種群中A=60%、a=40%時,其也代表了雌配子中A=60%、a=40% ,雄配子中A=60%、a=40%。
2.2 判斷種群進化 當計算出基因頻率即配子頻率后,可以進一步算出下一代(設為F1)的基因型頻率,并進一步算出F1的基因頻率。由于有性生殖的生物靠配子結合繁衍下一代,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。自然選擇對表現(xiàn)型起選擇作用,歸根結底是對基因頻率在進行選擇,所以基因頻率(配子頻率)變化才會成為種群進化的重要指標。