突破難點(diǎn)

果蠅自身的生命力很強(qiáng)，體型較小，繁殖能力極強(qiáng)，這些特有的優(yōu)勢(shì)使它成為生物課上教師和學(xué)生研究生物遺傳與變異的寵兒。果蠅這種小昆蟲(chóng)在新課標(biāo)的生物教科書(shū)上頻繁出現(xiàn)，說(shuō)明了新教材對(duì)生物遺傳和變異研究的重視。但是，這種微小的生物在高中生物教學(xué)中起到了什么樣的重要作用呢？

一、基因位于染色體上的直接證據(jù)源于果蠅伴性遺傳特性的研究

在孟德?tīng)栠z傳規(guī)律被證實(shí)和廣為熟知后，全球科學(xué)家都迫切地想知道基因存在于哪個(gè)位置。當(dāng)薩頓提出“基因在染色體上”的觀點(diǎn)時(shí)，美國(guó)遺傳學(xué)家摩爾根不認(rèn)同，他潛心研究果蠅的遺傳行為，偶然在一群紅色眼睛的果蠅中意外地發(fā)現(xiàn)了白色眼睛的果蠅，于是便做了很多的實(shí)驗(yàn)。他先將白眼雄果蠅和紅眼雌果蠅放在一起進(jìn)行雜交，發(fā)現(xiàn)二者的后代（記為F1）全都是紅眼果蠅；然后再將F1這一代中的雌雄果蠅進(jìn)行交配試驗(yàn)，結(jié)果在F2代果蠅中出現(xiàn)了紅眼和白眼兩種果蠅，而且紅眼果蠅和白眼果蠅的比例為3∶1。這一比例符合分離定律，表明果蠅的紅眼和白眼是受一對(duì)等位基因控制的，且紅眼為顯性性狀。可在果蠅所有的后代中，摩爾根發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，那就是白眼果蠅只限于雄性，如何才能解釋這種奇特的現(xiàn)象呢？

當(dāng)時(shí)，生物學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了性染色體，并對(duì)果蠅體細(xì)胞中的染色體有了比較充分的認(rèn)識(shí)：果蠅有3對(duì)常染色體，與性別無(wú)關(guān)；一對(duì)性染色體決定性別，性染色體同型的XX表示為雌性，性染色體異型的XY表示為雄性。摩爾根有了這樣的認(rèn)識(shí)，提出設(shè)想：將果蠅的白眼基因（即w）控制在X染色體上，而在Y染色體上則不含等位基因。實(shí)驗(yàn)得到了合理的解釋?zhuān)篜紅眼雌（XWXW）×白眼雄（XwY），F(xiàn)1有紅眼雌（XWXw）、紅眼雄（XWY）；F1間相互交配，得F2紅眼雌（XWXW、XWXw）、紅眼雄（XWY）、白眼雄（XwY）。該設(shè)想的正確性還需通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，學(xué)生很自然想到測(cè)交實(shí)驗(yàn)：用F1中紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅交配，利用設(shè)想對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。實(shí)驗(yàn)的實(shí)際結(jié)果與預(yù)測(cè)完全一致，說(shuō)明果蠅白眼控制基因（w）位于X染色體上的這一試驗(yàn)假設(shè)成立，并且也為基因處于染色體上這一結(jié)論提供了有力的證據(jù)。當(dāng)摩爾根發(fā)現(xiàn)這些奇妙的現(xiàn)象之后，他在之后的一段時(shí)間里利用果蠅做了大量的實(shí)驗(yàn)，最后發(fā)現(xiàn)了基因的互換定律。

二、染色體組這一概念源于果蠅染色體組成研究

在高中生物教學(xué)中，人教版教材“染色體變異”一章節(jié)是最難攻克的教學(xué)難點(diǎn)之一，其中染色體組的概念最難理解。如何突破這一教學(xué)難點(diǎn)？教材中以果蠅的染色體組成來(lái)分析染色體組的概念。雄果蠅的染色體組成為三對(duì)常染色體+XY四對(duì)同源染色體，通過(guò)減數(shù)分裂形成精子，此時(shí)同源染色體分離開(kāi)來(lái)，而非同源染色體則隨之自由結(jié)合。精子中染色體組成為三條常染色體+X或三條常染色體+Y，果蠅精子中的染色體由形態(tài)、功能各不相同及共同控制其生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳和變異的一組非同源染色體組成。書(shū)上說(shuō)“雄果蠅精子中的染色體組成就是一個(gè)染色體組”，通過(guò)以上分析后，學(xué)生就比較容易理解了。

可為何用果蠅進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)論證染色體組概念？這是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。果蠅的染色體和其他生物相比非常少，只有四組染色體，其中最為神奇的一部分是果蠅的唾腺染色體。科學(xué)家們經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，果蠅身體內(nèi)部的唾腺可以不停復(fù)制，在復(fù)制過(guò)程中可以始終不分開(kāi)。因此，果蠅體內(nèi)的唾腺染色體較之于其他類(lèi)型的生物而言要大很多，因此常被稱(chēng)為巨型染色體。通過(guò)現(xiàn)代先進(jìn)光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用，可對(duì)果蠅唾腺中的染色體進(jìn)行更為直觀的研究，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的遺傳操作更為容易。基于這些問(wèn)題的考慮，現(xiàn)代教科書(shū)中基本上都選擇了果蠅來(lái)對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明和教學(xué)，這樣簡(jiǎn)單、易懂。

三、在高中生物練習(xí)和試題中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)與果蠅性狀遺傳基因有關(guān)的問(wèn)題

在之前的遺傳學(xué)研究過(guò)程中，科學(xué)家試圖讓果蠅進(jìn)行無(wú)數(shù)次變異，這主要是因?yàn)楣壸陨淼耐蛔冃誀罘浅６啵旧隙紝儆谛螒B(tài)變異，這些變異有助于科學(xué)家們今后的觀察和研究。

就目前我國(guó)的高中生物而言，很多遺傳、伴性遺傳和染色體等內(nèi)容以及試題都涉及果蠅。學(xué)生在完成課后作業(yè)或是在答題的時(shí)候，常遇到果蠅突變性狀的問(wèn)題，這些讓學(xué)生原本就非常煩惱的問(wèn)題以作業(yè)或考試的形式出現(xiàn)，更讓他們覺(jué)得非常困難，且高考的生物試題中通常不會(huì)少了這類(lèi)問(wèn)題。從這些頻繁出現(xiàn)的關(guān)于果蠅的試題中我們不難發(fā)現(xiàn)，掌握好果蠅的生物遺傳和變異方式，對(duì)學(xué)生今后的生物學(xué)習(xí)會(huì)有很大幫助。

從2001年起，科學(xué)家們對(duì)果蠅的基因組序列基本建設(shè)完成，在研究中發(fā)現(xiàn)果蠅的基因和人類(lèi)的基因基本相似，所以果蠅又成為人類(lèi)最為理想的基因注釋組模型。將果蠅的遺傳和變異收錄到高中生物教材中，不僅可以讓學(xué)生在課堂上生動(dòng)、客觀地了解細(xì)胞變異以及基因遺傳方面的知識(shí)，使他們對(duì)生物學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容、發(fā)展歷史等有一個(gè)更為深刻的認(rèn)識(shí)，而且對(duì)于全面培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)素養(yǎng)和學(xué)習(xí)能力具有非常重要的作用。

（責(zé)任編輯杜華）