例析高考生物遺傳學試題中推理的考查形式

王愛東 唐琳

摘 要：本文運用類比推理和假說演繹推理等科學推理方式，高效、準確地解答高考遺傳學試題.

關鍵詞：類比推理;假說演繹推理;高考;遺傳題

高考往往要考查學生對于知識靈活運用的能力，常見的考查形式是給出一個新情景，要求學生運用所學知識和科學思維方法，對設置的問題進行解答.對于高中生物學必修2遺傳學的考查也不例外.從高考試題來看，遺傳學是必考內容之一，而遺傳規律又是高頻考點，特別側重考查學生運用遺傳學規律解決實際問題的能力.本文主要介紹如何靈活運用類比推理和假說演繹推理解答高考遺傳學試題.

1 類比推理和假說演繹推理的概念

類比推理就是根據兩個或兩類事物在一系列屬性上相同或相似，推出它們在另外的屬性上也相同或相似的推理[1].其一般形式是：

A（類）對象具有屬性a、b、c、d，

B（類）對象具有屬性a、b、c，

B（類）對象也具有屬性d

這里A、B表示兩個（或兩類）作類比的事情，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“類推屬性”.薩頓就是運用類比推理的方式，提出了“基因位于染色體上”的假說.

假說演繹推理是指在觀察和分析的基礎上提出問題后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結論.如果實驗結果與預期結論相符，說明假說是正確的，反之，則說明假說是錯誤的.假說演繹推理是現代科學研究中常用的一種科學方法，此方法各環節的邏輯關系如圖1.

孟德爾通過豌豆雜交實驗得出基因的分離定律和自由組合定律，摩爾根通過果蠅雜交實驗證明基因位于染色體上，DNA的半保留復制方式等，這些遺傳學經典問題的研究過程中均用到了假說演繹推理.

2 高考試題中兩種推理的考查形式

典型例題1 （2018年全國Ⅰ卷理綜32題節選）果蠅體細胞有4對染色體，其中2、3、4號為常染色體.已知控制長翅/殘翅性狀的基因位于2號染色體上，控制灰體/黑檀體性狀的基因位于3號染色體上.某小組用一只無眼灰體長翅雌蠅與一只有眼灰體長翅雄蠅雜交，雜交子代的表現型及其比例見表1.

回答下列問題：

（1）根據雜交結果，（填“能”或“不能”）判斷控制果蠅有眼/無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/無眼性狀的基因位于X染色體上，根據上述親本雜交組合和雜交結果判斷，顯性性狀是，判斷依據是.

（2）若控制有眼/無眼性狀的基因位于常染色體上，請用表1中雜交子代果蠅為材料設計一個雜交實驗來確定無眼性狀的顯隱性（要求：寫出雜交組合和預期結果）.

解析 第（1）題第一空，題干問：根據雜交結果能不能判斷控制果蠅有眼/無眼性狀的基因是位于X染色體還是常染色體上？那么可以根據上述兩種可能性分別作出不同假說.先假設果蠅有眼/無眼性狀的基因是位于常染色體上，且有眼為顯性，在此基礎上演繹推理，結果如圖2;也可假設無眼為顯性，推理結果如圖3.從推理結果可知，子代有眼、無眼個體比例接近1∶1，且有眼和無眼個體中雌雄比例相當，與題目給定的實驗結果一致，可得出控制有眼/無眼性狀的基因可位于常染色體上的結論.再假設有眼/無眼性狀的基因是位于X染色體上，且無眼為顯性，進行演繹推理，結果如圖4，同樣與表中實驗結果相吻合，可得出控制有眼/無眼性狀的基因可位于X染色體上的結論.通過前面的假說演繹推理可得出答案，根據題中雜交結果不能判斷控制果蠅有眼/無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/無眼性狀的基因位于X染色體上，根據上述親本雜交組合和雜交結果判斷有眼和無眼這對相對性狀的顯隱性.根據前面的推理結果如圖4可知，當“有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上，無眼為顯性”假說成立.接下來只需假設“有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上，有眼為顯性”，進行演繹推理，推理結果如圖5，與表中實驗結果不吻合，因此，該假說不成立.由此得出結論，當有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上，無眼為顯性.推理結果即判斷依據，即當有眼/無眼性狀的基因位于X染色體上，只有無眼為顯性時，子代雌雄個體中才都會出現有眼與無眼的性狀分離.

第（2）題，題干問：若控制有眼/無眼性狀的基因位于常染色體上，請用表1中雜交子代果蠅為材料設計一個雜交實驗來確定無眼性狀的顯隱性.該小題同樣可通過假說演繹推理解答.由圖2、圖3的推理結果可知，當有眼/無眼性狀的基因位于常染色體上，假設無眼為顯性或者隱性均成立.但是若無眼為顯性時，子代無眼個體無論雌雄均為雜合子;當無眼為隱性時，則子代無眼個體均為純合子.根據上述推理結果差異來設計實驗，即讓子代無眼雌雄個體相互交配，觀察并統計下一代是否出現性狀分離.演繹推理過程如圖6、圖7，預期結果：若子代中無眼∶有眼=3∶1，則無眼為顯性性狀;若子代全部為無眼，則無眼為隱性性狀.

典型例題2 （2018年全國Ⅲ卷理綜31題）某小組利用某二倍體自花傳粉植物進行兩組雜交實驗，雜交涉及的四對相對性狀分別是：紅果（紅）與黃果（黃），子房二室（二）與多室（多），圓形果（圓）與長形果（長），單一花序（單）與復狀花序（復）.實驗數據見表2.

回答下列問題：

（1）根據表中數據可得出的結論是：控制甲組兩對相對性狀的基因位于上，依據是;控制乙組兩對相對性狀的基因位于（填“一對”或“兩對”）同源染色體上，依據是.

（2）某同學若用“長復”分別與乙組的兩個F1進行雜交，結合表2中數據分析，其子代的統計結果不符合的比例.

解析 本題通過類比推理的方法即可快速而準確得出答案.第（1）題要求考生根據表2中數據推知控制甲組和乙組兩對相對性狀的基因分布情況，可分別將甲組和乙組的雜交過程和結果與孟德爾豌豆雜交實驗二相類比.孟德爾利用純種黃色圓粒豌豆與純種綠色皺粒豌豆進行雜交，無論是正交還是反交，F1全部為黃色圓粒豌豆，F1自交產生的F2中黃色圓粒：黃色皺粒：綠色圓粒：綠色皺粒=9：3：3：1，通過假說演繹法最終得出自由組合定律，根據基因的自由組合定律的實質可知，位于非同源染色體上非等位基因在減數分裂時能夠自由組合.

將甲組的實驗過程和結果，特別是其F2中兩對相對性狀表現型的分離比符合9∶3∶3∶1，與孟德爾豌豆雜交實驗二相似，由此推理甲組控制紅、黃和二、多的兩對等位基因位于非同源染色體上，遵循自由組合定律.乙組的實驗過程與孟德爾豌豆雜交實驗二相似，分析其F2結果發現圓、長和單、復的分離比均為3：1，與孟德爾豌豆雜交實驗一相類似，即遵循分離定律.但是，兩對相對性狀的組合比卻不是9∶3∶3∶1，或者其變式.因此，推理乙組控制兩對相對性狀的基因位于一對同源染色體上，屬于同源染色體上的非等位基因，不遵循自由組合定律.

根據乙組雜交結果，“P：圓單×長復→F1圓單”和“P：圓復×長單→F1圓單”可知圓對長為顯性，單對復為顯性，即第（2）題給定的“長復”為雙隱性，而“F1圓單”為雙顯性個體且為“雙雜合子”.“長復”與“F1圓單”雜交即為測交.與孟德爾豌豆雜交實驗二中的測交類比，如果“F1中控制“圓單”的兩對基因位于非同源染色體上，遵循自由組合定律，F1測交產生的子代有四種表現型且比例接近1∶1∶1∶1.但是，根據第（1）題的推理結果可知，乙組F1中控制兩對相對性狀的基因位于一對同源染色體上，不遵循自由組合定律，因此，測交得到的子代的統計結果不符合1∶1∶1∶1的比例.

高考要考查學生的生物學學科核心素養，類比推理和假說演繹推理是非常重要的科學思維方法，因此，是高考遺傳學試題考查的重點.高考復習時需引導學生學習掌握上述兩種推理方法，來闡釋遺傳規律，論證、解答遺傳學問題.

參考文獻：

[1]陳波. 邏輯學十五講（第二版）[M].北京：北京大學出版社，2016.

（收稿日期：2020-03-30）