例析高考生物遺傳學(xué)試題中推理的考查形式

王愛(ài)東 唐琳

摘 要：本文運(yùn)用類(lèi)比推理和假說(shuō)演繹推理等科學(xué)推理方式，高效、準(zhǔn)確地解答高考遺傳學(xué)試題.

關(guān)鍵詞：類(lèi)比推理;假說(shuō)演繹推理;高考;遺傳題

高考往往要考查學(xué)生對(duì)于知識(shí)靈活運(yùn)用的能力，常見(jiàn)的考查形式是給出一個(gè)新情景，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和科學(xué)思維方法，對(duì)設(shè)置的問(wèn)題進(jìn)行解答.對(duì)于高中生物學(xué)必修2遺傳學(xué)的考查也不例外.從高考試題來(lái)看，遺傳學(xué)是必考內(nèi)容之一，而遺傳規(guī)律又是高頻考點(diǎn)，特別側(cè)重考查學(xué)生運(yùn)用遺傳學(xué)規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題的能力.本文主要介紹如何靈活運(yùn)用類(lèi)比推理和假說(shuō)演繹推理解答高考遺傳學(xué)試題.

1 類(lèi)比推理和假說(shuō)演繹推理的概念

類(lèi)比推理就是根據(jù)兩個(gè)或兩類(lèi)事物在一系列屬性上相同或相似，推出它們?cè)诹硗獾膶傩陨弦蚕嗤蛳嗨频耐评韀1].其一般形式是：

A（類(lèi)）對(duì)象具有屬性a、b、c、d，

B（類(lèi)）對(duì)象具有屬性a、b、c，

B（類(lèi)）對(duì)象也具有屬性d

這里A、B表示兩個(gè)（或兩類(lèi)）作類(lèi)比的事情，a、b、c表示A、B共有的相同或相似的屬性，叫做“相同屬性”;d是A事物具有從而推出B事物也具有的屬性，叫做“類(lèi)推屬性”.薩頓就是運(yùn)用類(lèi)比推理的方式，提出了“基因位于染色體上”的假說(shuō).

假說(shuō)演繹推理是指在觀察和分析的基礎(chǔ)上提出問(wèn)題后，通過(guò)推理和想象提出解釋問(wèn)題的假說(shuō)，根據(jù)假說(shuō)進(jìn)行演繹推理，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)演繹推理的結(jié)論.如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符，說(shuō)明假說(shuō)是正確的，反之，則說(shuō)明假說(shuō)是錯(cuò)誤的.假說(shuō)演繹推理是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法，此方法各環(huán)節(jié)的邏輯關(guān)系如圖1.

孟德?tīng)柾ㄟ^(guò)豌豆雜交實(shí)驗(yàn)得出基因的分離定律和自由組合定律，摩爾根通過(guò)果蠅雜交實(shí)驗(yàn)證明基因位于染色體上，DNA的半保留復(fù)制方式等，這些遺傳學(xué)經(jīng)典問(wèn)題的研究過(guò)程中均用到了假說(shuō)演繹推理.

2 高考試題中兩種推理的考查形式

典型例題1 （2018年全國(guó)Ⅰ卷理綜32題節(jié)選）果蠅體細(xì)胞有4對(duì)染色體，其中2、3、4號(hào)為常染色體.已知控制長(zhǎng)翅/殘翅性狀的基因位于2號(hào)染色體上，控制灰體/黑檀體性狀的基因位于3號(hào)染色體上.某小組用一只無(wú)眼灰體長(zhǎng)翅雌蠅與一只有眼灰體長(zhǎng)翅雄蠅雜交，雜交子代的表現(xiàn)型及其比例見(jiàn)表1.

回答下列問(wèn)題：

（1）根據(jù)雜交結(jié)果，（填“能”或“不能”）判斷控制果蠅有眼/無(wú)眼性狀的基因是位于X染色體還是常染色體上，若控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于X染色體上，根據(jù)上述親本雜交組合和雜交結(jié)果判斷，顯性性狀是，判斷依據(jù)是.

（2）若控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于常染色體上，請(qǐng)用表1中雜交子代果蠅為材料設(shè)計(jì)一個(gè)雜交實(shí)驗(yàn)來(lái)確定無(wú)眼性狀的顯隱性（要求：寫(xiě)出雜交組合和預(yù)期結(jié)果）.

解析 第（1）題第一空，題干問(wèn)：根據(jù)雜交結(jié)果能不能判斷控制果蠅有眼/無(wú)眼性狀的基因是位于X染色體還是常染色體上？那么可以根據(jù)上述兩種可能性分別作出不同假說(shuō).先假設(shè)果蠅有眼/無(wú)眼性狀的基因是位于常染色體上，且有眼為顯性，在此基礎(chǔ)上演繹推理，結(jié)果如圖2;也可假設(shè)無(wú)眼為顯性，推理結(jié)果如圖3.從推理結(jié)果可知，子代有眼、無(wú)眼個(gè)體比例接近1∶1，且有眼和無(wú)眼個(gè)體中雌雄比例相當(dāng)，與題目給定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，可得出控制有眼/無(wú)眼性狀的基因可位于常染色體上的結(jié)論.再假設(shè)有眼/無(wú)眼性狀的基因是位于X染色體上，且無(wú)眼為顯性，進(jìn)行演繹推理，結(jié)果如圖4，同樣與表中實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合，可得出控制有眼/無(wú)眼性狀的基因可位于X染色體上的結(jié)論.通過(guò)前面的假說(shuō)演繹推理可得出答案，根據(jù)題中雜交結(jié)果不能判斷控制果蠅有眼/無(wú)眼性狀的基因是位于X染色體還是常染色體上.

第（1）題第二空，若控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于X染色體上，根據(jù)上述親本雜交組合和雜交結(jié)果判斷有眼和無(wú)眼這對(duì)相對(duì)性狀的顯隱性.根據(jù)前面的推理結(jié)果如圖4可知，當(dāng)“有眼/無(wú)眼性狀的基因位于X染色體上，無(wú)眼為顯性”假說(shuō)成立.接下來(lái)只需假設(shè)“有眼/無(wú)眼性狀的基因位于X染色體上，有眼為顯性”，進(jìn)行演繹推理，推理結(jié)果如圖5，與表中實(shí)驗(yàn)結(jié)果不吻合，因此，該假說(shuō)不成立.由此得出結(jié)論，當(dāng)有眼/無(wú)眼性狀的基因位于X染色體上，無(wú)眼為顯性.推理結(jié)果即判斷依據(jù)，即當(dāng)有眼/無(wú)眼性狀的基因位于X染色體上，只有無(wú)眼為顯性時(shí)，子代雌雄個(gè)體中才都會(huì)出現(xiàn)有眼與無(wú)眼的性狀分離.

第（2）題，題干問(wèn)：若控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于常染色體上，請(qǐng)用表1中雜交子代果蠅為材料設(shè)計(jì)一個(gè)雜交實(shí)驗(yàn)來(lái)確定無(wú)眼性狀的顯隱性.該小題同樣可通過(guò)假說(shuō)演繹推理解答.由圖2、圖3的推理結(jié)果可知，當(dāng)有眼/無(wú)眼性狀的基因位于常染色體上，假設(shè)無(wú)眼為顯性或者隱性均成立.但是若無(wú)眼為顯性時(shí)，子代無(wú)眼個(gè)體無(wú)論雌雄均為雜合子;當(dāng)無(wú)眼為隱性時(shí)，則子代無(wú)眼個(gè)體均為純合子.根據(jù)上述推理結(jié)果差異來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，即讓子代無(wú)眼雌雄個(gè)體相互交配，觀察并統(tǒng)計(jì)下一代是否出現(xiàn)性狀分離.演繹推理過(guò)程如圖6、圖7，預(yù)期結(jié)果：若子代中無(wú)眼∶有眼=3∶1，則無(wú)眼為顯性性狀;若子代全部為無(wú)眼，則無(wú)眼為隱性性狀.

典型例題2 （2018年全國(guó)Ⅲ卷理綜31題）某小組利用某二倍體自花傳粉植物進(jìn)行兩組雜交實(shí)驗(yàn)，雜交涉及的四對(duì)相對(duì)性狀分別是：紅果（紅）與黃果（黃），子房二室（二）與多室（多），圓形果（圓）與長(zhǎng)形果（長(zhǎng)），單一花序（單）與復(fù)狀花序（復(fù)）.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.

回答下列問(wèn)題：

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是：控制甲組兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于上，依據(jù)是;控制乙組兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于（填“一對(duì)”或“兩對(duì)”）同源染色體上，依據(jù)是.

（2）某同學(xué)若用“長(zhǎng)復(fù)”分別與乙組的兩個(gè)F1進(jìn)行雜交，結(jié)合表2中數(shù)據(jù)分析，其子代的統(tǒng)計(jì)結(jié)果不符合的比例.

解析 本題通過(guò)類(lèi)比推理的方法即可快速而準(zhǔn)確得出答案.第（1）題要求考生根據(jù)表2中數(shù)據(jù)推知控制甲組和乙組兩對(duì)相對(duì)性狀的基因分布情況，可分別將甲組和乙組的雜交過(guò)程和結(jié)果與孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)二相類(lèi)比.孟德?tīng)柪眉兎N黃色圓粒豌豆與純種綠色皺粒豌豆進(jìn)行雜交，無(wú)論是正交還是反交，F(xiàn)1全部為黃色圓粒豌豆，F(xiàn)1自交產(chǎn)生的F2中黃色圓粒：黃色皺粒：綠色圓粒：綠色皺粒=9：3：3：1，通過(guò)假說(shuō)演繹法最終得出自由組合定律，根據(jù)基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)可知，位于非同源染色體上非等位基因在減數(shù)分裂時(shí)能夠自由組合.

將甲組的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果，特別是其F2中兩對(duì)相對(duì)性狀表現(xiàn)型的分離比符合9∶3∶3∶1，與孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)二相似，由此推理甲組控制紅、黃和二、多的兩對(duì)等位基因位于非同源染色體上，遵循自由組合定律.乙組的實(shí)驗(yàn)過(guò)程與孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)二相似，分析其F2結(jié)果發(fā)現(xiàn)圓、長(zhǎng)和單、復(fù)的分離比均為3：1，與孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)一相類(lèi)似，即遵循分離定律.但是，兩對(duì)相對(duì)性狀的組合比卻不是9∶3∶3∶1，或者其變式.因此，推理乙組控制兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于一對(duì)同源染色體上，屬于同源染色體上的非等位基因，不遵循自由組合定律.

根據(jù)乙組雜交結(jié)果，“P：圓單×長(zhǎng)復(fù)→F1圓單”和“P：圓復(fù)×長(zhǎng)單→F1圓單”可知圓對(duì)長(zhǎng)為顯性，單對(duì)復(fù)為顯性，即第（2）題給定的“長(zhǎng)復(fù)”為雙隱性，而“F1圓單”為雙顯性個(gè)體且為“雙雜合子”.“長(zhǎng)復(fù)”與“F1圓單”雜交即為測(cè)交.與孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)二中的測(cè)交類(lèi)比，如果“F1中控制“圓單”的兩對(duì)基因位于非同源染色體上，遵循自由組合定律，F(xiàn)1測(cè)交產(chǎn)生的子代有四種表現(xiàn)型且比例接近1∶1∶1∶1.但是，根據(jù)第（1）題的推理結(jié)果可知，乙組F1中控制兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于一對(duì)同源染色體上，不遵循自由組合定律，因此，測(cè)交得到的子代的統(tǒng)計(jì)結(jié)果不符合1∶1∶1∶1的比例.

高考要考查學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，類(lèi)比推理和假說(shuō)演繹推理是非常重要的科學(xué)思維方法，因此，是高考遺傳學(xué)試題考查的重點(diǎn).高考復(fù)習(xí)時(shí)需引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)掌握上述兩種推理方法，來(lái)闡釋遺傳規(guī)律，論證、解答遺傳學(xué)問(wèn)題.

參考文獻(xiàn)：

[1]陳波. 邏輯學(xué)十五講（第二版）[M].北京：北京大學(xué)出版社，2016.

（收稿日期：2020-03-30）