Question

【題目】閱讀下面的材料，完成（1）～（4）題。

在果蠅體內(nèi)重現(xiàn)帝王蝶毒素抗性的演化路徑

帝王蝶是少數(shù)具有毒性的蝴蝶，它的毒性來自于食物馬利筋。馬利筋會分泌“強心甾”，專門和動物體內(nèi)的鈉鉀泵結合，量大可致命。但是帝王蝶的鈉鉀泵發(fā)生了突變，所以能將馬利筋的毒素儲存在自己的身體里。

研究者利用基因測序技術發(fā)現(xiàn)能夠抵抗強心甾的昆蟲的鈉鉀泵均有突變，且為多次獨立演化。所有突變中，111、119和122 這三個位點上的突變頻率最高。通過 CRISPR-Cas9 基因編輯技術，研究者構建了含有這三個位點突變的轉基因果蠅。檢測發(fā)現(xiàn)，當單獨引入111突變時抗性略有增加，單獨引入119突變基本不變，111+119 雙突變比111單突變的抗性要強，122單突變使抗毒性大幅增強，但還是111+119+122這三個突變同時存在抗毒能力最強，增加了幾乎1000倍，和帝王蝶的抗毒水平持平，儼然成了“帝王蠅”。

研究者還對轉基因果蠅進行了 “癲癇-癱瘓” 測試，將果蠅置于瓶內(nèi)劇烈晃動，并記錄其恢復站立所需時間，用以反映神經(jīng)系統(tǒng)應對突發(fā)機械刺激的能力。野生型果蠅會在震動后立即重新站起，但122突變的果蠅90秒后才能重新站立，111突變的果蠅花費約50秒，而119突變的果蠅和野生型并無二致。111+119雙突變和111+119+122三突變的果蠅組內(nèi)差異較大，但平均值接近正常野生型果蠅。

研究者同時檢測了純合果蠅與雜合果蠅，結果顯示在雜合果蠅中，突變鈉鉀泵和正常鈉鉀泵在表達量上并無差異；突變鈉鉀泵的抗性顯著增加，純合的抗性高于雜合；“癲癇-癱瘓” 測試中純合卻比雜合需要更漫長的恢復時間。

在此之前，演化學家通常將目光集中在現(xiàn)存的生物當中，但這項“真的重現(xiàn)了演化歷史”的研究使人們知道可以通過基因編輯對突變之間的相互作用進行研究，一步一步復原最有可能的演化軌跡。

（1）帝王蝶通過突變產(chǎn)生________，從而獲得抗毒性狀。其他種類的昆蟲也存在通過相同的突變獲得抗毒能力的現(xiàn)象，這從_______水平揭示了趨同演化的遺傳基礎。

（2）基因與性狀并不都是簡單的一一對應的關系，請從文中選擇材料填寫下表。

一個基因可以影響多個性狀	________________
多個基因可以影響一個性狀	_____________

（3）結合實驗結果并聯(lián)系生物的演化歷程，研究者推測這三個基因突變的順序可能是______。

A．111—119—122 B. 122—119—111

C. D.

（4）基因編輯可以使研究者用人工選擇代替自然選擇在實驗室中用較短的時間重現(xiàn)幾億年的演化過程，但技術是把雙刃劍，有人擔心濫用基因編輯技術改造人類自身的遺傳信息會使人類加速毀滅。請談一下對基因編輯技術應用的看法，打消這些人的顧慮________________________。(字數(shù)在150字以內(nèi))

Answer 1

【答案】新基因（或等位基因或變異或隱性基因） 分子(或基因) 突變的122基因使帝王蝶出現(xiàn)抗毒性狀，同時應對外界刺激的能力顯著降低 抗毒的特性與111、119和122三個突變基因有關。 C 參考樣例：基因編輯技術有廣闊的應用前景，可用于基因治療、動植物育種、研究基因的功能等方面。但科學工作者應以科學、理性和謹慎的態(tài)度開展基因編輯技術的研發(fā)工作，避免急功近利，不使基因編輯技術越過倫理紅線。有關部門應制定基因編輯產(chǎn)品的檢測標準，對基因編輯技術及其產(chǎn)品實施有效監(jiān)管。

【解析】

從抗性當單獨引入111突變時抗性略有增加，單獨引入119突變基本不變，111+119 雙突變比111單突變的抗性要強，122單突變使抗毒性大幅增強，但還是111+119+122這三個突變同時存在抗毒能力最強，增加了幾乎1000倍，和帝王蝶的抗毒水平持平。

從反應能力但122突變的果蠅90秒后才能重新站立，111突變的果蠅花費約50秒，而119突變的果蠅和野生型并無二致。111+119雙突變和111+119+122三突變的果蠅組內(nèi)差異較大，但平均值接近正常野生型果蠅。

（1）帝王蝶通過突變產(chǎn)生原來不存在的新基因，從而獲得抗毒性狀。其他種類的昆蟲也存在通過相同的突變獲得抗毒能力的現(xiàn)象，這從分子（或基因）水平揭示了趨同演化的遺傳基礎。

（2）由原文中“122單突變使抗毒性大幅增強”和“但122突變的果蠅90秒后才能重新站立”可知一個基因可以影響多個性狀：突變的122基因使帝王蝶出現(xiàn)抗毒性狀，同時應對外界刺激的能力顯著降低；

由原文中“但還是111+119+122這三個突變同時存在抗毒能力最強，增加了幾乎1000倍，和帝王蝶的抗毒水平持平，儼然成了“帝王蠅”可知：多個基因可以影響一個性狀：抗毒的特性與111、119和122三個突變基因有關。

（3）根據(jù)“當單獨引入111突變時抗性略有增加，單獨引入119突變基本不變，111+119 雙突變比111單突變的抗性要強，122單突變使抗毒性大幅增強，但還是111+119+122這三個突變同時存在抗毒能力最強，增加了幾乎1000倍，和帝王蝶的抗毒水平持平”，推測這三個基因突變的順序可能是：環(huán)境中同時出現(xiàn)111突變和119突變的帝王蝶，其中的111突變體這時有一定抗性，兩個突變體結合后產(chǎn)生的后代111+119 雙突變體的抗性更強，更能適應環(huán)境，該基因型被保存下來，經(jīng)過一段時間，與環(huán)境中出現(xiàn)的122單突變體結合，最終產(chǎn)生抗毒性大幅增強的111+119+122突變體。該演變推斷同樣符合反應能力測試：有抗性的單突變111和122反應能力差，而單突變119、雙突變111+119、三突變111+119+122的反應能力與野生型相似，這樣的結合更能適應環(huán)境。

故選C。

（4）對基因編輯技術應用的看法：基因編輯技術有廣闊的應用前景，可用于基因治療、動植物育種、研究基因的功能等方面。但科學工作者應以科學、理性和謹慎的態(tài)度開展基因編輯技術的研發(fā)工作，避免急功近利，不使基因編輯技術越過倫理紅線。有關部門應制定基因編輯產(chǎn)品的檢測標準，對基因編輯技術及其產(chǎn)品實施有效監(jiān)管。