基因在染色体上的6个疑点释疑

 

来源公众号：生命教育观察

疑点1：萨顿运用类比推理提出基因在染色体上的假说，这种推理方法可靠吗？

类比推理是根据两个或两类对象有部分属性相同，从而推出它们的其他属性也相同的推理。萨顿通过观察发现基因和染色体行为存在明显的平行关系，如基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在配子形成和受精过程中也有相对稳定的形态结构；体细胞中基因成对存在，染色体也成对存在等，进而提出基因在染色体上的假说。这种方法有一定的合理性，因为它基于已有的事实和观察，为进一步的研究提供了方向。然而，类比推理得出的结论并不具有逻辑必然性，还需要通过实验等方法进行验证。仅仅依据行为上的相似性不能确凿地证明基因就在染色体上，所以类比推理具有一定的局限性。

疑点2：除了萨顿列举的那些，基因和染色体行为还有哪些方面存在平行关系？

从遗传信息的传递来看，在减数分裂过程中，基因随着染色体的分离和组合而进行传递。在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，等位基因也随之分离；非同源染色体自由组合，非等位基因也自由组合，这保证了亲子代之间遗传信息传递的准确性和规律性。另外，在细胞有丝分裂过程中，染色体精确地复制和平均分配，基因也同样精确地复制并随着染色体的分配而进入子细胞中，维持了细胞中遗传物质的稳定性。而且，基因在染色体上呈线性排列，染色体的结构和数量的变化也会导致基因的排列和数量改变，从而影响生物的性状，这也是基因和染色体行为平行关系的体现。

疑点3：摩尔根为什么选择果蝇作为实验材料来验证基因在染色体上的假说，果蝇有哪些独特的优点？

果蝇具有很多适合遗传学研究的优点。首先，果蝇的繁殖周期短，大约 10 天左右就能繁殖一代，这使得摩尔根能够在较短的时间内进行大量的杂交实验，快速获得多代实验结果，便于观察和分析遗传现象。其次，果蝇的后代数量多，一次交配就能产生大量的子代，这样统计得到的数据更具有代表性和说服力，能更准确地反映出遗传规律。再者，果蝇具有易于区分的相对性状，如红眼和白眼、长翅和残翅等，方便进行杂交实验和对性状的观察记录。此外，果蝇的染色体数目少，只有 4 对染色体，且形态和结构易于观察，这对于研究基因与染色体的关系非常有利，便于分析基因在染色体上的位置和行为。疑点4：摩尔根的果蝇杂交实验中，白眼性状的遗传为什么总是与性别相关联？通过实验，摩尔根发现白眼性状的遗传与性别相关联，这是因为控制白眼的基因（w）位于 X 染色体上，而 Y 染色体上没有它的等位基因。在果蝇中，雌性个体的性染色体组成为 XX，雄性个体的性染色体组成为 XY。当红眼雌果蝇（XWXW）与白眼雄果蝇（XwY）杂交时，F₁ 代果蝇全为红眼（XWXw、XWY）。F₁ 代雌雄果蝇相互交配，F₂ 代中红眼雌果蝇（XWXW、XWXw）、红眼雄果蝇（XWY）和白眼雄果蝇（XwY）的比例为 2:1:1，白眼性状只在雄性个体中出现。这是因为雄性个体只有一条 X 染色体，只要这条 X 染色体上携带白眼基因（w），就会表现出白眼性状；而雌性个体有两条 X 染色体，必须两条 X 染色体上都携带白眼基因（即 XwXw）才会表现为白眼，所以白眼性状的遗传总是与性别相关联，这也有力地证明了基因在染色体上，且某些基因位于性染色体上。

疑点5：基因在染色体上呈线性排列，这种排列方式是如何被发现和证实的？

摩尔根和他的学生们通过大量的果蝇杂交实验，研究了多个基因之间的连锁和交换现象。他们发现，位于同一条染色体上的基因在遗传时常常表现出连锁现象，即这些基因倾向于一起传递。同时，在减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体之间会发生交叉互换，导致基因重组。通过对不同基因之间交换频率的研究和分析，他们可以确定基因在染色体上的相对位置和顺序。交换频率越低，说明两个基因在染色体上的距离越近；交换频率越高，则说明两个基因在染色体上的距离越远。通过这种方法，他们绘制出了果蝇的基因连锁图，直观地展示了基因在染色体上呈线性排列的方式。后来，随着分子生物学技术的发展，如荧光原位杂交（FISH）等技术的应用，能够直接观察到基因在染色体上的位置，进一步证实了基因在染色体上的线性排列。

疑点6：一条染色体上只有一个基因吗？基因的数量与染色体的数量有什么关系？

一条染色体上不是只有一个基因，而是含有多个基因。染色体是基因的主要载体，基因在染色体上呈线性排列。不同生物的染色体数量不同，基因的数量也各不相同，但一般来说，基因的数量远远多于染色体的数量。例如，人类有 23 对染色体，而基因的数量大约有 2 万到 2.5 万个。这意味着每条染色体上都携带了大量的基因，这些基因共同控制着生物的各种性状和生命活动。而且，基因在染色体上的分布并不是均匀的，有些区域基因密度较高，有些区域基因密度较低。

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