遗传的奥秘

刘雨晴

南京市第九中学

遗传的奥秘

刘雨晴

南京市第九中学

从高中生物书中基因连锁遗传到自然界中出现千变万化的形状之间，不完全连锁起到了至关重要的桥梁作用。图距的不同决定了非姐妹染色单体之间发生交叉互换，并因此造成基因重组频率的差异。

遗传；染色体复制；不完全连锁；图距

一花一世界，一叶一菩提。从小我就对二十一世纪的领头学科——生命科学充满着浓厚的兴趣，这也是我当初决定成为一名理科生的重要原因之一。在日常学习中我并不止步于书本上的内容，每当遇到试卷上新奇的知识点我总忍不住去探究一下深层次的原因与解决方法。

在高中生物课本中，我对遗传学最为感兴趣，因为它不但有理科的严谨，还充满了自然界千变万化的神秘。通过做到血型决定的题目，我便想到是否是在医院中仅仅检验一下ABO血型就可以安排输血了呢？好奇心的驱使使我又去查阅了相关书籍，并得知还有一套“恒河猴血型”即——Rh血型分类方法。因此去正规医院输血的时候进行交叉检验是必须的，然而每年还是会有因未进行交叉验血导致的医疗事故的报道发出，让人不禁扼腕叹息。

在今年的高考题中的一道遗传题引起了我的注意。即“人类某遗传病受一对基因（T、t）控制。3个复等位基因IA、IB、i控制ABO血型，位于另一对染色体上。A血型的基因型有IAIA、IA i，B血型的基因型有IB IB、IB i，AB血型的基因型为IAIB，O血型的基因型为i i。”此前的知识积累告诉我在现实中一种性状的决定基因要比课本上复杂的多，往往由数个等位或复等位基因共同决定。那么这些基因在细胞复制分裂的时候遵循什么规律呢？是否是教科书上所说的简单的概率之间的乘积呢？带着这些疑问，我翻阅了刘祖洞的遗传学教材。

通过自主学习我得知在自然界中存在：自由组合规律、连锁互换规律（完全连锁）和连锁互换规律（不完全连锁）。在高中知识的范围内我们所涉及到的基本是自由组合规律和连锁互换规律（完全连锁），关于不完全连锁则是丝毫没有提及。其实当年摩尔根等人还做了另一组试验，他们让子一代（F1）的雌果蝇（BbVv）与双隐性类型的雄果蝇（bbvv）测交，所得的结果如图所示。从图中所示的结果可以看出，F1与双隐性类型测交，虽然测交后代的表现型与基因自由组合定律中测交的结果一样，也是4种类型；灰身长翅，灰身残翅、黑身长翅和黑身残翅，但是，它们之间的数量比并不符合基因的自由组合定律中的1：1：1：1，而是与亲本表现型相同类型的比例很大（占总数的84%）；与亲本表现型不同类型的比例很小（占总数的16%）。

为什么会出现上述的试验结果呢？摩尔根认为，位于同一条染色体上的两个基因的连锁关系有时是可以改变的（如图一）。在细胞进行减数分裂形成配子的过程中（即出现四分体时），如果同源染色体中，来自父方的染色单体与来自母方的染色单体相互交换了对应部分，在交换区段上的等位基因就会发生交换，这种交换可以产生新的基因组合。所以测交后，在子代产生了与亲代表现型相同类型的同时，也产生了与亲代表现型不同的新类型。但是，为什么测交后代的数量比不是1：1：1：1呢？这是因为F1在形成配子时，大部分配子中的同一条染色体上的这两个基因是连锁的，因而生成的配子和配子特别多（各占42%），只有一小部分配子中的两个基因因为交换（交叉点正好位于基因B与V、b与v的中间）而产生了新的组合，因而生成的配子和配子很少（各占8%）。因此，F1与双隐性类型测交，就产生了这样的结果：灰身长翅占42%，黑身残翅占42%，灰身残翅占8%，黑身长翅占8%。在上述雌果蝇的测交试验中，由于基因在向下一代传递的过程中，不仅有连锁，还出现了交换，因此，这种遗传是不完全连锁遗传。

然而，所有的互换都是随机的吗？从我们的直觉上来说答案显而易见是否定的。那它是由什么因素决定的呢？新问题的提出让我脑洞大开：是由两个基因之间的距离决定的吗？还是每个染色体本身的性质？亦或是随机的？通过深入的阅读我发现基因在交换的过程中会发生交叉互换现象，即同源的染色单体之间发生交换。与此同时我还学会了几个新名词：“图距“、“交换率”和“两点检测“与“三点检测”。

染色体图距（mapdistance）即指两个基因在染色体图上距离的数量单位，看到这里我之前的猜想——基因之间的组合概率与它们之间的距离有关好像即将得到验证，让我怀着激动的心情继续看了下去。图距是以重组值1%去掉%号表示基因在染色体上的一个距离单位，即某基因间的距离为一个图距单位。后人为了纪念现代遗传学的奠基人摩尔根，将图距单位称为"厘摩"。假设两基因a-b间的重组率为17%，即这两个基因相距17个图距单位（17cM），它们通过交叉互换换到一条染色体上的概率即为17%。因此我们可以得出：两基因之间距离越大，交换率越大的结论。

当然要确定图距首先得确定基因的相对位置，现在方法为“两点测交”和“三点测交”，并且三点测交方便快捷还可以检测出双交换，因此应用较多。它是通过一次杂交和一次用隐性亲本测交，同时确定三对基因在染色体上的位置。采用三点测验可以达到两个同的：一是纠正两点测验的缺点，使估算的交换值更加准确；二是通过一次试验同时确定三对连锁基因的位置。

通过以上的学习，我不仅仅拓宽了自己的知识面，更深刻理解了生物课本上关于遗传学内容的用意，巩固夯实了基础知识，更方便我在下次见到类似习题的时候做到有条不紊地结题。以小见大的学习使我养成了探索的好习惯，相信这个习惯也会在我之后的学习道路上伴随着我愈战愈勇，不仅应用在在探索生科世界的奥秘，更是探索我人生的美妙旅途。

[1]刘祖洞,乔守怡,吴燕华.遗传学[M].北京：高等教育出版社, 2013.

[2]邢德智.中外教材几种不完全连锁遗传图解的比较[J].生物学通报,2014,49（9）：15-17.

[3]李学宝，董妍玲.遗传学教程[M].北京：科学出版社，2011：63.

[4]闫白洋.“不完全连锁基因”遗传系谱图的变式处理[M].生物学通报,2014,49（8）：41-43.