談生物教學中的“心困”現象
—— 一道遺傳計算題的思考

蔡 杰

(江蘇省西亭高級中學 226300)

遺傳計算是生物教學中難點之一，教學中教師會本著簡化、準確的原則，從基本計算入手，總結、衍生出多種解題技巧，由繁化簡，抓住計算的主要方面和主要對象，刪除冗余和干擾的其它計算步驟，采用分類逐個擊破、逆向思考及并類計算等精簡思維，達到高效解題的目的.

遺傳精簡計算中各種優化計算的模型相對較集中，針對角度十分鮮明，如多對等位基因交配，單個個體形成配子種類繁多，交配方式種類和比例復雜，這就可針對每對等位基因的交配逐個、單獨計算，最后合并匯總，此種模式宜考慮采用分枝法；交配方式的多元化，子代自由交配或多組合交配，一般涵蓋了自交和雜交，逐個計算較為繁瑣，可以抓住個體產生的配子種類相對較少且比例簡單的特點，此種模式考慮采用配子結合的方法進行解題.

例1(2020南京一模 第33題節選)野生型果蠅的腹部和胸部都有短剛毛(相關基因用A和a表示)，眼色為紅眼(相關基因用B和b表示).現有一只突變果蠅S，研究者利用其進行圖1所示雜交實驗.請分析回答問題：

圖1

(4)若讓F2中的類型⑤、⑧充分混合后并進行隨機交配，則后代中腹部長剛毛白眼雌果蠅所占比例為____.(錯誤解答：15/256；正確解答：1/32)

上述問題的解決過程中，抓住題目本身“隨機交配”角度，常規性地側重選擇配子結合法，然后逐漸展開解題.這種選擇解題方法的角度取向上沒有問題，問題在于隨機交配的親本基因型產生的配子比例不能簡化.盲目地經驗主義，有時解答的結果會失真，造成錯解.對于特殊背景下的本道題目，往往簡化會導致出現盲區，造成錯誤解題. 現將此題的錯誤解題和正確解題進行詳細對比分析.首先從題目材料分析，兩種解題方法的實驗一(如：圖2所示)、實驗二(如圖3所示)的推斷過程相同，其交配詳解過程如2、3所示.

圖2 圖3

針對上述子代基因型種類及比例情況，對(4)問中⑤、⑧充分混合后的隨機交配進行分析，這就面臨方法的選擇：一種是概括歸類計算(簡化解題，快速容易錯誤)，一種是逐個例舉、分步分類計算(按步解題，繁雜正確率高).一般情況下，對于多組交配或是自由交配和隨機交配，最可能的考慮第一種方法，簡化計算過程，提高解題效率；而對于常規設問，交配方式單一的計算，可以采用第二種直接進行.現對這兩種方法解題過程例舉比較如圖4所示.

圖4

二者解題的偏差究竟差異在哪里？歸根到底其原因之一是因為兩對等位基因組合時未完全隨機結合，以雌性個體為例，題干中給出的基因型為3種，而如果把常染色體3種基因型(1AA、2Aa、1aa)與性染色體兩種基因型(XBXb、XbXb)組合，應該是6種基因組合才能相匹配各配子概率，與實際的3種相矛盾，其計算出的配子占比改變，出現偏差；其原因之二是因為X、Y性染色體屬于異型同源染色體，其非同源區基因不存在等位基因造成(如圖5所示).

圖5

由于果蠅紅眼(B)與果蠅白眼(b)位于X染色體的非同源區Ⅱ-1區，Y上沒有相應區段及相應的基因，造成含不同基因的雄性配子比例發生變化，最終形成攜帶b基因的雄性配子與雌性配子結合概率變化，子代相應性狀占比也隨之改變.此題具體過程中兩種解法的配子占比變化及產生子代的比例變化分析如圖6所示.

圖6

從上述兩種方法的配子求解中不難發現，無論雌、雄配子均發生了變化，其中雌配子種類不變，但占比變化顯著，為原因之一造成；雄配子種類變化顯著，第一種簡化解法中虛增了AXb配子，且部分比例也發生變化，為原因之二造成.正是由于上述一個個的微小差異的積累，最終的答案也相差甚遠.對此，我們是否可以考慮，在兩對等位基因自由交配時，亦或在涉及X、Y異型同源染色體的非同源區基因的自由交配時，對于配子結合法使用要適當考慮實際交配組合的存在與否，或者考慮采用直接解題，避免出現錯解的情況.

由此，針對上述現象我們進行以下變式對比，抓住自由交配或多組隨機交配進行再次剖析，比對配子結合法如何避免思考疏漏，既縝密又簡化的完美解題.

例2(2019江蘇高考 第32題)杜洛克豬的毛色受兩對等位基因獨立遺傳控制，其毛色有紅毛、棕毛和白毛三種，對應的基因組成見表1.

表1

請回答下列問題：

(2)已知兩頭純合的棕毛豬雜交得到的F1均表現為紅毛，F1雌、雄交配產生F2.

④F2中棕毛個體相互交配，子代白毛個體的比例為____.(正確解答：1/9)

本題F2中棕毛個體基因型及比例情況為AAbb∶Aabb∶aaBB∶aaBb=1∶2∶1∶2，其相互交配即為隨機交配，優先考慮配子結合法，但F2四種棕色子代并不是AA、Aa、aa與BB、Bb、bb兩對基因完全組合形成的(完全組合應為9種基因型)，因此若分別求AA、Aa、aa的配子結合子代，BB、Bb、bb的配子結合子代，再進行兩種子代組合求解白毛個體，這就會虛增出除四種棕色親本之外的交配結果.為了避免逐個計算的繁瑣，延續配子結合的簡化，采用組合配子結合替代單個配子結合解題，提高解題的速度和精準度.

正確解答應從F2中棕毛個體AAbb∶Aabb∶aaBB∶aaBb為1∶2∶1∶2出發，先求解出其產生的組合配子為Ab∶ab∶aB為1∶1∶1，雌雄情況相同，ab的概率為1/3，則白毛aabb為1/9.改進后的配子結合法，配子種類及比例求解較為復雜，需要格外細致的關注其比例，但配子結合產生特定性狀的子代概率計算相對較為簡單.

遺傳計算解題類型眾多，不同類型各具特色.系譜圖的遺傳方式判斷，柱形圖的歸類比較，文字題的基因間的關系，表格題的基因型推斷，每一個均要歸結和細化，計算時還需返璞歸真，不能以經驗和技巧代替一切.只有因題制宜地選擇適當的解題方法，務必剔除每一種方法的盲區所在，做到省略步驟但不能省略思維，才能真正做到心無困惑，正確解題，高效解題.