Question

3．1萬年前，科羅拉多大峽谷中的松鼠被一條河流分隔成兩個(gè)種群，兩個(gè)種群現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生明顯的分化．研究人員指出，經(jīng)過長(zhǎng)期演化已經(jīng)形成兩個(gè)物種，如圖所示．分析回答：
（1）結(jié)合現(xiàn)代生物進(jìn)化理論分析可知，a、c分別表示地理隔離、生殖隔離；b的實(shí)質(zhì)變化是種群基因頻率的改變．
（2）①～⑥的存在說明了變異是不定向的．
（3）松鼠種群中存在控制毛色的一對(duì)等位基因（A-黑色，a-淺色）．原松鼠種群中AA、Aa、aa的基因型頻率分別為20%、50%、30%，環(huán)境變化后，峽谷北側(cè)山高林密，生活于其中的松鼠種群中基因型為AA、Aa的個(gè)體數(shù)量在一年后各增加20%，基因型為aa的個(gè)體數(shù)量減少20%，則一年后a的基因頻率為0.5．
（4）該峽谷的河流中某種金魚的一對(duì)相對(duì)性狀由一對(duì)等位基因（B、b）控制，其中b基因在純合時(shí)使胚胎致死（bb、X^bX^b、X^bY等均為純合子）．現(xiàn)取一對(duì)金魚雜交，F(xiàn)₁金魚共67只，其中雄金魚21只，則F₁金魚自由交配所得F₂成活個(gè)體中，B基因的頻率為$\frac{10}{11}$（用分?jǐn)?shù)形式表示）．

Answer 1

分析 1、分析題圖：①～⑥表示生物變異，a表示地理隔離，b表示基因頻率變化的不斷積累，c表示生殖隔離．
2、生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的定向改變．基因頻率及基因型頻率的相關(guān)計(jì)算如下：
（1）在種群中一對(duì)等位基因的頻率之和等于1，基因型頻率之和也等于1；
（2）一個(gè)等位基因的頻率=該等位基因純合子的頻率+$\frac{1}{2}$雜合子的頻率．

解答 解：（1）由以上分析可知：甲圖中a表示地理隔離，c表示生殖隔離，b表示基因頻率變化的不斷積累．
（2）圖甲中①～⑥表示生物變異，由圖中箭頭的方向可知變異的不定向性；
（3）原松鼠種群中AA的基因型頻率為20%，Aa的基因型頻率為50%，aa的基因型頻率為30%．假設(shè)開始松鼠的種群數(shù)量為100只（AA為20只、Aa為50只、aa為30只），環(huán)境變化后，峽谷北側(cè)山高林密，生活于其中的松鼠種群中顯性個(gè)體即基因型為AA、Aa的個(gè)體數(shù)量在一年后各增加20%，隱性個(gè)體即基因型為aa的個(gè)體數(shù)量減少20%，則AA的數(shù)量為24只，Aa的數(shù)量為60只，aa的數(shù)量為24只，所以一年后a的基因頻率=（60+24×2）÷（24×2+60×2+24×2）=50%．
（4）由題意知，一對(duì)金魚雜交，F(xiàn)₁代金魚共67只，其中雄金魚21只，雌性個(gè)體：雄性個(gè)體≈2：1，說明金魚的這一對(duì)等位基因位于X染色體上，親本的基因型為X^BX^b、
X^BY，F(xiàn)₁中，雌性個(gè)體的基因型為X^BX^b、X^BX^B，產(chǎn)生卵細(xì)胞的基因型及比例是：X^B：X^b=3：1，雄性個(gè)體的基因型為X^BY，產(chǎn)生的精子的基因型及比例是X^B：Y=1：1，因此F₁代金魚自由交配所得F₂代的基因型及比例是：X^BX^B：X^BX^b：X^BY：X^bY=3：1：3：1．，其中X^bY死亡，所以成活個(gè)體中X^BX^B：X^BX^b：X^BY=3：1：3；X^B的基因頻率=（3×2+1+3）÷（3×2+1×2+3）=$\frac{10}{11}$．
故答案為：
（1）地理隔離　生殖隔離　種群基因頻率的改變
（2）變異是不定向的
（3）0.5
（4）$\frac{10}{11}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查生物進(jìn)化及基因頻率的相關(guān)計(jì)算，意在考查考生的識(shí)記能力和識(shí)圖能力；理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)的能力；能用文字、圖表以及數(shù)學(xué)方式等多種表達(dá)形式準(zhǔn)確地描述生物學(xué)方面的內(nèi)容和計(jì)算能力．