第27屆國際生物學(xué)奧林匹克競賽試題理論A－4

戴俊彪 張 立 陶若婷 張雁云 范六民

（1 清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100084 2 北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100875 3 北京十一學(xué)校 北京 110000 4 北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100871）

理論考試A 共3 h。

1～10 題：細(xì)胞生物學(xué)；11～17 題：植物解剖和生理學(xué)；18～30 題：動物解剖和生理學(xué)；31～32 題：習(xí)性學(xué)；33～42 題：遺傳和演化；43～47 題：生態(tài)學(xué)；48～50題：生物分類學(xué)。

每個正確答案得1 分。一個問題中4 個答案都正確，得1 分；只有3 個答案正確，得0.6 分；只有2個答案正確，得0.2 分；只有1 個答案正確，得0 分。

32.雌性吸血蝙蝠生活在其后代及沒有親緣關(guān)系的雌性個體所組成的群體中。它們專門以食草動物的血液為食。飽腹后的蝙蝠經(jīng)常分享一些血給饑餓的蝙蝠，而當(dāng)它們自己挨餓的時候，通常也會接受其他個體的反哺。

指出以下每個描述是否正確。

A.親緣選擇（kin selection）對吸血蝙蝠的這種共享行為的演化起到了重要作用

B.吸血蝙蝠可能在群體中只生活很短的時間

C.與沒有這種行為的蝙蝠相比，表現(xiàn)出這種行為的蝙蝠，具有更高的間接適合度

D.吸血蝙蝠能識別和記憶其他蝙蝠個體

33.龍先生有10 個大腸桿菌（E.coli）突變菌株，這些菌株的乳糖操縱子（lac operon）內(nèi)存在不同變異。通過分析它們的DNA，發(fā)現(xiàn)每個突變株都是5 種突變：lacZ－、lacY－、lacI－、lacIS［lacIS是一種可以和操縱子結(jié)合，但是不能和誘導(dǎo)物（inducer）結(jié)合的阻遏蛋白（repressor）］，和lacOc（阻遏蛋白不能和lacOc操縱子結(jié)合中的一種）。他也知道6 號菌株是lacZ－突變。乳糖操縱子請見下圖。

龍先生從每個菌株（供體）分離出含有乳糖操縱子的DNA，并轉(zhuǎn)化至其他菌株，從而獲得局部二倍體菌株（受體）。然后在僅以乳糖作為碳源的基本培養(yǎng)基上培養(yǎng)受體株。菌株的生長情況如下表所示（+表示菌株生長，-表示菌株不生長）。

指出以下每個描述是否正確。

A.7 號菌株是lacZ－突變體

B.3 號菌株是lacY－突變體

C.2 號和4 號菌株具有相同的突變類型

D.如果5 號菌株從自身接收DNA，轉(zhuǎn)化的細(xì)菌無法生長

34.龍先生用STR（short tandem repeat 短串聯(lián)重復(fù)）分析來自3 個家族DNA 樣本的6 個常染色體上的6 個位點。每個STR 位點通常有很多種不同的等位基因，以數(shù)字標(biāo)記，例如下表中Huong 樣品位點1 的3 和5。在第1 個家庭中，Hung 是父親，Huong 是母親，Dung 是他們的兒子。第2 個家庭中，Nhan是父親，有2 個兒子，Tin 和Nghia。第3 個家庭中，Phu 和Quy 是父子。此外該研究者還研究了一個與這3 個家庭沒有親緣關(guān)系的Dat 的DNA 樣本。所有樣本都隨機(jī)編號，但是除了Huong 之外，其他DNA 樣本的號碼對應(yīng)表都已遺失。

指出以下每個描述是否正確。

A.樣本735 是Dat 的DNA

B.樣本669 是Nhan 的DNA

C.樣本938 是Hung 的DNA

D.樣本297 可能是Phu 的DNA

35.（略）

36.廣義的遺傳度H2是總遺傳方差（Vg）和總表型方差（Vp）的比值：H2=Vg／Vp。表型方差通常由3個部分組成：遺傳方差（Vg）、環(huán)境方差（Ve）和交互作用（Vi）：Vp=Vg+Ve+Vi。遺傳方差通常由3 個部分組成：累計遺傳方差（Va各個位點的累積效應(yīng)）、顯性基因方差（Vd）和基因交互作用（Vgi）：Vg=Va+Vd+Vgi。狹義遺傳度：h2=Va／Vp。

指出以下每個描述是否正確。

A.某一性狀的H2值低，意味著該性狀主要由環(huán)境決定

B.遺傳方差與該種群所處的環(huán)境有關(guān)

C.人工選擇時，對高h(yuǎn)2性狀的選擇比低h2性狀更成功（更有效）

D.雜交2 個產(chǎn)生不同重量種子的純合大豆品系，子一代（F1）、子二代（F2）種子的表型方差（Vp）分別為：F1=2，F(xiàn)2=4。忽略交互作用，種子的H2是0.51。

37.F.D.Enfield 選擇培養(yǎng)體型大的面粉甲蟲（Tribolium castaneum）。開始培養(yǎng)時，甲蟲種群的均重為2.4 g，方差4.2 g2。每一代選擇的體重差（選擇出用于培養(yǎng)的那部分個體的平均體重，與原來那代群體平均體重的差值）為0.022 g。開始培養(yǎng)時，種群體重的狹義遺傳度h2的初始值為0.3［h2為累計遺傳方差（Va）和表型方差（Vp）的比值］。

對前50 代，選擇出的種群平均體重穩(wěn)步上升。125 代之后，平均體重上升至5.8 g，比原體重2 倍還多，然而繼續(xù)選擇不能使體重進(jìn)一步增加。選擇后種群中體重最輕的個體也比原種群中最重的個體重。Enfield 計算了選擇125 代后種群的h2，發(fā)現(xiàn)僅稍稍小于原種群h2值。

請基于上述信息，指出以下每個描述是否正確。

A.該種群無法進(jìn)一步對選擇作出響應(yīng)，是因為它的遺傳變異已經(jīng)耗盡

B.種群的平均體重改變至原種群的體重范圍（全距）之外，是因為選擇體型大的這一選擇壓力對雜合子有利

C.選擇125 代后，如果提高選擇的體重差S（使其高于0.022 g），就有可能使體重繼續(xù)增加

D.如果125 代后停止施加選擇壓力，體重將會降低

38.與一只正常小鼠相比，一只變異的雄性小鼠表型正常，但生殖上胚胎數(shù)目異常，如下表所示。異常個體在受精后表現(xiàn)出來。

表1 平均胚胎數(shù)

請仔細(xì)研究上表中的數(shù)據(jù)，指出以下每個描述是否正確。

A.變異雄鼠可能是染色體部分缺失

B.變異雄鼠可能是染色體異位雜合子

C.變異雄鼠可能是染色體倒位雜合子

D.變異雄鼠的染色體異?？梢杂捎^察該鼠減數(shù)分裂細(xì)胞確認(rèn)

39.生物不同分支的物種形成率不同，有些分支物種很多，有些分支僅有幾個。

指出以下關(guān)于影響物種形成率的每個描述是否正確。

A.分支中物種數(shù)量越多，形成新種的可能就越大

B.動物傳粉的植物科，與親緣關(guān)系近的風(fēng)媒傳粉的植物科相比，通常有更多物種

C.具有復(fù)雜求偶行為的動物，形成新物種的速率通常更低

D.氣候劇變可能會加快物種形成速率

40.約50年前，Charles Yanofsky 研究大腸桿菌（E.coli）Trp 合成酶（色氨酸合成酶）的序列。野生型蛋白（1）在38 號位置有一個Gly（甘氨酸）。Yansofsky 分離出2 個trp 失活變異：2 和3。變異2在38 號位置的Gly 被Arg 替代，變異3 該位置的Gly 被Glu 替代。

在不含Trp 的基本培養(yǎng)基中培養(yǎng)變異2 和變異3，出現(xiàn)的菌落都因為自發(fā)突變，恢復(fù)了Trp 合成酶的功能。下圖A 展示了38 號位置氨基酸的鑒別。假設(shè)每個氨基酸替換都由一對堿基變化導(dǎo)致。

關(guān)于色氨酸合成酶（Trp 合成酶）的38 號密碼子，指出以下每個描述是否正確。

A.變異2 密碼子第1 位堿基替換導(dǎo)致

B.菌株7 和8 極有可能和野生菌株有相同的序列

C.菌株10 的密碼子是5′GUA3′

D.菌株6 在38 號位的密碼子是5′AGC3′

41.一個人群中，ABO 血型等位基因的頻率分別為p（IA）=40%，p（IB）=40%，p（i）=20%。

如果該人群滿足哈迪-溫伯格平衡，指出以下每個描述是否正確。

A.該人群中，A 型血和B 型血的人數(shù)相等

B.該人群中，A 型血和AB 型血的人數(shù)相等

C.該人群中，64%的人帶有B 抗體

D.因為男性和女性血型頻率相同，所以ABO位點位于常染色體上

42.頻率依賴選擇是指在一個給定的種群中，某表型的適應(yīng)度與它和其他表型之間的相對頻率相關(guān)的進(jìn)化過程。正向頻率依賴選擇，指某表型適應(yīng)度隨它在種群中頻率的提高而升高。負(fù)向頻率依賴選擇，指該表型的適應(yīng)度隨它在種群中頻率的升高而降低。

指出以下每個描述是否正確。

A.植物自交不親和基因是一個負(fù)向頻率依賴選擇的案例

B.人群中一個新病毒的傳染，由負(fù)向頻率依賴選擇所控制

C.雌性美鳳蝶（Papilio memnon）普遍與適口性差的Papilio coon非常相似，是一個正向頻率依賴選擇的案例

D.生物毒性的警戒色基因的傳播，由正向頻率依賴選擇所控制

43.蜻蜓幼蟲種群被分為2 組，每組幼蟲種群放在一個籠子里，沒有食物限制。第1 組被暴露于一條自由游動的魚類捕食者，但捕食者并不能進(jìn)入籠中。第2 組是沒有魚類捕食者的對照組。2 組中的幼蟲存活比例和未能完成成蟲蛻變的存活幼蟲比例如下圖所示：

指出以下每個描述是否正確。

A.導(dǎo)致暴露在非致死性捕食者一組的幼蟲變態(tài)為成蟲的高失敗率的原因是：自相殘殺

B.在第1 組有魚池塘中幼蟲的高死亡率是由于捕食者存在所引起的應(yīng)激

C.在有捕食者的實驗組中存活下來的個體從幼蟲階段完成蛻變成為成蟲的比例比對照組低

D.變態(tài)前蜻蜓的存活率依賴于捕食者，而變態(tài)發(fā)生過程中與捕食者無關(guān)

44.～47.（略）

48.請研究下面的進(jìn)化分枝圖：

指出以下每個描述是否正確。

A.包含d 和e 的分化枝，和包含abc 的分化枝是姐妹群

B.b 和c 最近的共同祖先，是c 和d 最近的共同祖先的后裔

C.與分類單元e 相比，b 和a 的親緣關(guān)系更近

D.a 進(jìn)化枝最先與其他分支分開

49.許多分類學(xué)家認(rèn)為生物分類系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)反映生物的演化關(guān)系，且分類群應(yīng)當(dāng)是單系群。然而，目前使用的分類系統(tǒng)依然包含許多多系群和并系群。

指出以下每個描述是否正確。

A.多系的分類單元可能來源于沒有直接親緣關(guān)系，但是由于趨同而有共同特征的分類單元

B.基于生物表型相似性進(jìn)行分類，會出現(xiàn)并系分類單元

C.并系群中一些類群，與不在該群的親緣關(guān)系相近的單元相比，表型的演化速率不同

D.所有分子證據(jù)都支持裸子植物為一個單系分類單元

50.用序列差異建立種系發(fā)生有一些優(yōu)勢，也有可能帶來一些問題。選擇的分子不恰當(dāng)，可能會導(dǎo)致分子樹極其不符合真實的種系發(fā)生關(guān)系。因此，使用這種方法的時候一定要小心。

指出以下每個描述是否正確。

A.在建立親緣關(guān)系很近的物種的演化關(guān)系時，細(xì)胞色素c分子的多肽序列非常好用

B.進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)生研究時，與比較某些基因全序列的方法相比，比較多個不同基因的部分序列更好

C.短世代生物比長世代生物，單位時間核苷酸替換率更高

D.中性理論要求所有多肽和DNA 序列的演化速率相同

（理論考試A 卷完）