以摩尔根果蝇杂交实验为主题的研究性学习

摘要:以摩尔根果蝇杂交实验切入，开展摩尔根科学思维为主题的研究性学习，收集摩尔根果蝇杂交实验的史料，探究摩尔根证明基因在染色体上的历程，对于学生进行科学思维和科学探究能力的培养

关键词:摩尔根果蝇杂交实验，科学思维，科学探究。

一，摩尔根果蝇杂交实验史料

1900年，有3位科学家重新发现了孟德尔的遗传定律，遗传学界开始认识到孟德尔遗传理论的重要意义。如果孟德尔假设的遗传因子，即基因确实存在，那么它到底在哪里呢？

1903年，美国遗传学家萨顿发现，孟德尔假设的一对遗传因子即等位基因的分离，与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。萨顿根据基因和染色体行为之间明显的平行关系，提出假说：基因是由染色体携带着从亲代传递给子代的，也就是说，基因位于染色体上。这就是著名的“萨顿假说”。

美国遗传学家摩尔根明确表示不相信孟德尔的遗传理论，也怀疑萨顿的假说。

1905年的一天，摩尔根和他的学生遇到了水果摊旁边的一群果蝇。经过仔细研究，发现果蝇是做遗传学实验的好材料。

摩尔根开始潜心研究果蝇的杂交实验。1910年5月，摩尔根实验室中诞生了一只白眼雄果蝇，摩尔根非常珍惜它，把它带回家中，放在床边的一个瓶子中。

后来他用这只白眼雄果蝇与一只红眼雌果蝇进行杂交。后代产生了1240只红眼果蝇。他又让子一代的红眼雌雄果蝇进行自由交配，在子二代中产生了，3470只红眼果蝇和782只白眼果蝇。

如果考虑白眼果蝇由于其遗传型决定，其在幼虫期和蛹期死亡率较高等因素,可以认为该结果基本符合孟德尔一对相对性状杂交的分离比(3:1)，与一般孟德尔分离比不同的是白眼只限于雄性！摩尔根将实验结果写成《果蝇的限性遗传》论文，发表在《科学》杂志上。

摩尔根通过大量的果蝇杂交实验，不仅证明孟德尔遗传定律的正确性，也证实了萨顿的假说。

二，培养学生科学思维过程

摩尔根果杂交实验的学习，我们使用假说 一演绎法 ，整个过程分为四个步骤（1）观察现象 ，提 出问题 （2）分析 问题 ，做 出假 说 （3）演绎推理 ，实验验证（4）分析结果，得 出结论 。

（1）观察现象，提出问题

通过红眼雌蝇与白眼雄蝇杂交，发现子一代全部为红眼，说明红眼是显性性状。

子一代自由交配，子二代既有红眼，又有白眼，而且比例为3:1,符合孟德尔的分离定律。

“另外，摩尔根还发现，这些白眼的果蝇都是雄性，并没有雌性。”

也就是说:“白眼性状与性别相关联”，如何解释这一现象呢？

（2）分析问题，做出假说

因为子二代表现与性别相关联，摩尔根推测，控制性状的基因在性染色体上，果蝇的性染色体如上图。

I区只有X染色体，II区X和Y染色体都有，III区只有Y染色体。因此，可以做出三种假设:

①控制眼色的基因只在X染色体上，就是I区；②在X和Y染色体同源区段上，也就是II区；③还有就是只在III区的Y染色体上。”

控制果蝇红眼，白眼的基因用W，w表示。

①控制果蝇眼色的基因只在X染色体上

（假说①图解分析）

从图中可以看出，若眼色基因只位于x染色体上，上述遗传现象可以得到合理的解释。

② 控制果蝇眼色的基因在X和Y同源区段上

（假说②图解分析）

从图中可以看出，若眼色基因只位于x和y染色体上，上述遗传现象也可以得到合理的解释。

③ 控制果蝇眼色的基因只在Y染色体上

（假说③图解分析）

从图中可以看出，若眼色基因只位于y染色体上，上述遗传现象不能得到合理的解释。

综上所述，假说①和②可以解释果蝇杂交实验中，白眼性状与性别相关联的现象。也就是控制眼色的基因可能只在x染色体上，或在XY的同源区段上，究竟谁对谁错呢？

（3）演绎推理，测交实验

摩尔根曾做了4个验证实验：

①白眼雄果蝇与白眼雌果蝇杂交，预期所有后代无论雌雄都为白眼，并且能形成稳定遗传的后代。

（ 在X染色体上，或在XY的同源区段上，结果相同）

实验结果与预期相符。

②F2的红眼雌果蝇一半为纯合子，一半为杂合子，它们与白眼雄果蝇单对杂交时,预期将有一半会产生全部为红眼的后代，一半则将产生红眼雌：白眼雌：红眼雄：白眼雄各约四分之一的后代；

（ 在X染色体上，或在XY的同源区段上，结果相同）

实验结果与预期相符。

③F1红眼雌果蝇都是杂合子，与白眼果蝇杂交，预期都将产生如上述4种平均比例的后代；

（ 在X染色体上，或在XY的同源区段上，结果相同）

实验结果与预期相符。

④白眼雌果蝇与红眼雄果蝇测交，预期有两种情况，一种后代雄性全部为白眼，雌性全部为红眼。另一种后代全为红眼。

（ 在X染色体上，或在XY的同源区段上，结果不相同）

实验结果:雄性全部为白眼，雌性全为红眼。

这个实验结果，排除了眼色基因在X染色体与Y染色体同源区段的可能性，确定果蝇眼色的基因就位于X染色体上。

（4）分析结果，得出结论

果蝇眼色的基因只位于X染色体上。

三，总结

（1）“领悟假说演绎法在科学研究中的作用”是课程标准所要求的科学方法，中学中很多实验都应用了假说演绎法。假说演绎法有利于学生科学探究和理性思维的养成。在学习过程中要重视学生严密逻辑思维的有效训练,同时还要崇尚并形成科学思维的习惯,能够运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法探讨生命观象及规律。

（2）为了便于学生理解，教材并未完全照搬史实，只说摩尔根进行了大胆的猜测，提出基因只在x染色体上。