淺談測交實驗在生物學教學中的處理

于紅煒 劉燕妮 郝為蘭

（1新疆維吾爾自治區阿克蘇地區第二中學 新疆阿克蘇 843000 2新疆維吾爾自治區阿克蘇市高級中學 新疆阿克蘇 843000 3內蒙古鄂爾多斯市準格爾旗世紀中學 內蒙古鄂爾多斯 010300）

遺傳規律的發現無疑是人類智慧的結晶，孟德爾通過豌豆雜交實驗向人類展示了其中的奧秘。孟德爾到底是如何證明自己所作的假設正確？測交與最終實驗的結論獲得有怎樣的關系？孟德爾豌豆雜交實驗與摩爾根果蠅雜交實驗又有怎樣的聯系？在開展教學活動時，如何處理測交實驗？筆者就此產生質疑，并進行了討論。

1 對孟德爾1對相對性狀雜交實驗的再學習

1.1 1對相對性狀雜交實驗的分析

為了解釋實驗結果出現的原因，人教版必修2第1章第1節給出了孟德爾的4個假設：1）生物的性狀是由遺傳因子決定的。2）體細胞遺傳因子成對存在。3）生物體形成生殖細胞——配子時，成對的遺傳因子彼此分離，分別進入不同的配子中。4）受精時，雌、雄配子的結合是隨機的，并通過測交實驗證明了自己的假設正確：

在教學過程中，教師容易被分離定律的內容干擾，認為假設的核心是成對的遺傳因子彼此分離，所以，測交實驗的設計和執行是為了證明成對的遺傳因子是否會彼此分離，很明顯這是在已知結論的情況下生搬硬套，不符合常理。

1.2 豌豆測交實驗的再處理 “一種正確的假說，僅能解釋已有的實驗結果是不夠的，還應該能夠預測另一些實驗結果?！保?］

筆者認為，教材的這句話起了舉足輕重的作用，但是常常被忽視。孟德爾所處時代的人對遺傳因子、配子的形成過程都幾乎沒有什么認識，所以要直接驗證自己的假說根本不可能?？v觀所有實驗過程不難看出，孟德爾所做的7對相對性狀的雜交實驗，不論是對1對相對性狀獨立研究，還是任意2對相對性狀組合研究，都已完成純合親本的雜交實驗和F1的自交實驗。未進行的實驗中唯獨F1和隱性純合子的雜交結果是唯一可預測的，可以說這是實驗的瓶頸。

如果之前的假設正確，那么F1與隱性純合子的預期雜交結果應與實際實驗結果一致，這才是測交的真正含義。可以說測交是為了區別雜交和自交而命名的新實驗。4個假設任何一個對實驗結果的出現都是缺一不可的，不能草率地認為測交只是為了測試成對的遺傳因子是否彼此分離，也并非是為了檢測F1是否為雜合子，因為2種純合子雜交F1必定為雜合子，無需測定。

2 果蠅測交實驗的再設計

正確理解孟德爾的測交實驗含義，有助于對摩爾根果蠅紅、白眼雜交實驗的學習。人教版必修2第2章給出的摩爾根果蠅雜交實驗：

摩爾根對果蠅研究頗深，從親本雜交到F1的相互交配結果看，眼色的遺傳遵循分離定律，且眼色的遺傳與性別有聯系，與X染色體的遺傳相似，于是摩爾根與同事假設：控制白眼的基因在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因，合理地解釋了實驗結果出現的原因。

人教版教材未對摩爾根的測交實驗做具體介紹，讓學生在學習上述實驗的基礎上，嘗試進行測交實驗設計。如果理解了孟德爾測交實驗，問題將會變得很簡單，只需要預測還未進行的實驗結果，并執行實驗，觀察結果與預期是否一致即可。從教材中給出的實驗結果看，子一代紅眼雌蠅必定為雜合子，白眼雄果蠅的基因型也是確定的。以下是在筆者教學中學生自主設計的實驗1：

或者實驗2：

若預期和實驗結果一致，則證明假設正確。但是如果將測交理解成測試成對的遺傳因子是否彼此分離，很明顯沒有任何意義，與摩爾根假設基因在染色體上根本沒有關系，而且在摩爾根之前很多雜交實驗都表明遺傳因子確實會發生分離，也沒有測試的意義。

此外，有同行認為上述的測交實驗1的設計及結果中，雌、雄表現相同，不能體現性狀與性別的關系，所以不能充分證明基因在染色體上的假說［2］。其實這個觀點是不符合邏輯的，這種理解將問題轉化為：摩爾根是為了證明基因在常染色體上，還是性染色體上。于是，給出了下面的測交實驗設計：

分析這組實驗后代中，雌、雄表型不同更能充分證明基因在性染色體上。其實仔細研究就會發現，這種觀點與教材內容矛盾，與學生認知矛盾：

首先，教材沒有給出白眼雌性果蠅的實驗材料。其次，本節課是讓學生理解科學家是如何通過實驗證明基因在染色體上，而不是證明基因在哪條染色體上。最后，按照教材提供的實驗材料，F1雜合雌果蠅與白眼雄果蠅雜交實驗的預期結果與實際實驗結果一致，都已經證明了假設是正確的，即基因在染色體上。

從科學史資料看［3-4］，具備嚴謹科學態度的摩爾根及團隊除了教材提及的實驗外，還設計完成了其他的實驗：F1紅眼雌蠅×白眼雄蠅；F1紅眼雌蠅×紅眼雄蠅；在上述實驗基礎上，獲得了白眼雌蠅，又開展了F2白眼雌蠅×紅眼雄蠅實驗。

最終發現，按照假設：控制白眼的基因在X染色體上，Y上沒有其等位基因。預期的多組實驗結果與實際實驗結果一致。最終堅定了基因在染色體上的結論。

3 結語

人教版教材中提及的測交實驗，不應該簡單理解為檢測成對的遺傳因子是否彼此分離。4條假設層層遞進，脫離任何一個都不能解釋實驗結果出現的原因，不應根據最終的結論揣測測交的含義。測交的真正含義是對那些未做實驗結果的預測，在假設的條件下，未做的實驗都可以稱為測交。若一種假設是正確的，理論上是可以解釋很多同類實驗的結果；或者說，當一個假設能解釋諸多事實出現原因的時候，說明已經不是一種假設，而是客觀存在的事實。教材提及的孟德爾豌豆雜交實驗和摩爾根的果蠅雜交實驗也是基于此，最終提出了遺傳規律的相關內容。