“摩尔根实验”教学探究

解耀国

摘 要：本文回顾了摩尔根实验的内容，特别是测交实验的结果及意义。为便于学生理解，设计了关于摩尔根实验的一个探究教学流程。此教学流程共分三步，第一步“判定显隐”，第二步“否定在常染色体上”，第三步“在性染色体上的情况分析”，其中第三步最为关键。

关键词：摩尔根实验 探究教学 教学流程

一、摩尔根实验回顾

1910年5月，在摩尔根果蝇室的一群红眼果蝇中出现了一只白眼雄果蝇。为了研究白眼性状是如何遗传的，他做了下面的实验：

摩尔根观察到了白眼性状的遗传和性别相联系，并且以科学家极其敏锐的眼光注意到白眼的遗传与白眼雄果蝇中X染色体的遗传走向相似，而与Y染色体的遗传走向不一致。于是，摩尔根直截了当地提出假设：控制白眼的基因位于X染色体上，而Y染色体上没有它的等位基因。按此假说，将有三种情况出现。

首先他的实验现象可以合理解释为下图2：

其次，按假说可知，F1 的红眼雌果蝇应为杂合子，这是F2 出现白眼雄果蝇的关键原因，因此，若用它和白眼雄果蝇交配的话，则子代预计应该出现4种表现型：红眼雌蝇、白眼雌蝇、红眼雄蝇、白眼雄蝇，比例为1∶1∶1∶1，则繁衍系列如下图3：

P XBXb × XbY

↓

F XBXb、XbXb、XBY、XbY

摩尔根做了F1红眼雌蝇和最初出现的那只白眼雄蝇的回交实验（即测交——用要测的单体与隐性基因交配），与预测的结果完全吻合。

再次，按假说可知红眼雄果蝇只能表示为XBY，若用F1的红眼雄果蝇和白眼雌果蝇交配（即测交），则子代预计应该出现的情况是：雌蝇都是红眼，雄蝇都是白眼（如下图4所示）：

P XBY × XbXb

↓

F XBXb、 XbY

此实验非常关键，因为若Y染色体上也有决定眼色的基因的话，则红眼雄果蝇可以表示为XBXB、XBYb、XbYB ，和白眼雌果蝇交配会出现三种可能的结果。摩尔根任意选择红眼雄果蝇和白眼雌果蝇交配，结果都只出现了子代雌蝇都是红眼、雄蝇都是白眼这一种情况，与图4的预期结果完全符合。摩尔根还设计了其他的实验来验证他的假设，而以上面两个测交实验最为关键。

二、摩尔根实验探究教学的设计

摩尔根以一个科学家敏锐的观察和分析能力，注意到白眼的遗传与白眼雄果蝇中X染色体的遗传走向相似，而与Y染色体的遗传走向不一致，从而直截了当地提出假设：控制白眼的基因位于X染色体上，在Y染色体上没有它的等位基因。但在探究性教学中，对学生来讲，要马上猜想到摩尔根的假设显然不容易，实际教学时学生由于受孟德尔遗传定律的影响，更容易想到的是控制眼色的基因X染色体和Y染色体上都有，且由于这种假设可以正确解释摩尔根的实验现象，要予以否定还真不容易做到。此时如果采取以下教学流程，似乎更为有效。

教学流程1：判定显隐

前述图1中F1全为红眼，F2出现了白眼，说明这一对相对性状中红眼是显性、白眼是隐性。否定在常染色体上若这一对等位基因在常染色体上，则摩尔根的实验可以表示为下图5：

P ♀BB × ♂bb

↓

F1 Bb

↓ 雌雄交配

F2 BB Bb bb （红眼∶白眼为3∶1）

图5

F2的表现与实验结果的“白眼性状的表现与雄性相联系”不符合，不能解释已知实验结果，这一对等位基因在常染色体上不成立。

教学流程2：在性染色体上的情况分析

由于白眼性状的表现总是与性别相联系，又否定了在常染色体上，自然学生容易想到假定这一对等位基因在性染色体上，此时可给出下方示意图6：

简单讲述X、Y这一对同源染色体与通常的同源染色体的不同，学生可以猜想到并归纳出决定红、白眼的基因位于性染色体上的有三种可能：①X、Y的同源区段（学生最容易猜想到），②仅在Y的非同源区段，③仅在X的非同源区段。（1）若位于X、Y的同源区段，则摩尔根的实验可表示为下图7所示：

P XBXB × XbYb

↓

F1 XBXb XBYb

↓ 雌雄交配

F2 XBXB、XBXb、XBYb、XbYb

图7

按此假设推出的结果与实验结果符合。同时，在该假设下，果蝇的基因型应表示为下列的表1所示：

为了检测红果蝇的基因组成，若分别对红眼雄果蝇和红眼雌果蝇进行测交，则预计应得到如下列表2的结果：

而摩尔根做这些测交实验的结果则为下列表3所示：

根据假设预测的结果与实验结果不符，证明假说是不成立的。

（2）若仅位于Y染色体的非同源区段，则：①雌果蝇没有眼色这一性状的红、白表现。②摩尔根实验中的雄果蝇无论F1还是F2均为白眼。与客观事实和实验事实均不符，此假说不成立。（3）若仅位于X染色体的非同源区段，则摩尔根的实验可表示为前图2，按此假设推出的结果与实验结果符合。同时，在该假设下，果蝇的基因型应表示为下列表4的情况：

为了检测红眼果蝇的基因组成是否确实如此，分别对红眼雄果蝇和红眼雌果蝇进行测交，预计应得到如下列表5的结果：

而摩尔根做这些实验的结果为前表3。根据假设预测的结果与实验结果相符，证明假说是正确的。◆（作者单位：江西师范大学附属中学）

□责任编辑：潘中原