王爱东 唐琳

摘 要：本文运用类比推理和假说演绎推理等科学推理方式，高效、准确地解答高考遗传学试题.

关键词：类比推理;假说演绎推理;高考;遗传题

高考往往要考查学生对于知识灵活运用的能力，常见的考查形式是给出一个新情景，要求学生运用所学知识和科学思维方法，对设置的问题进行解答.对于高中生物学必修2遗传学的考查也不例外.从高考试题来看，遗传学是必考内容之一，而遗传规律又是高频考点，特别侧重考查学生运用遗传学规律解决实际问题的能力.本文主要介绍如何灵活运用类比推理和假说演绎推理解答高考遗传学试题.

1 类比推理和假说演绎推理的概念

类比推理就是根据两个或两类事物在一系列属性上相同或相似，推出它们在另外的属性上也相同或相似的推理[1].其一般形式是：

A（类）对象具有属性a、b、c、d，

B（类）对象具有属性a、b、c，

B（类）对象也具有属性d

这里A、B表示两个（或两类）作类比的事情，a、b、c表示A、B共有的相同或相似的属性，叫做“相同属性”;d是A事物具有从而推出B事物也具有的属性，叫做“类推属性”.萨顿就是运用类比推理的方式，提出了“基因位于染色体上”的假说.

假说演绎推理是指在观察和分析的基础上提出问题后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论.如果实验结果与预期结论相符，说明假说是正确的，反之，则说明假说是错误的.假说演绎推理是现代科学研究中常用的一种科学方法，此方法各环节的逻辑关系如图1.

孟德尔通过豌豆杂交实验得出基因的分离定律和自由组合定律，摩尔根通过果蝇杂交实验证明基因位于染色体上，DNA的半保留复制方式等，这些遗传学经典问题的研究过程中均用到了假说演绎推理.

2 高考试题中两种推理的考查形式

典型例题1 （2018年全国Ⅰ卷理综32题节选）果蝇体细胞有4对染色体，其中2、3、4号为常染色体.已知控制长翅/残翅性状的基因位于2号染色体上，控制灰体/黑檀体性状的基因位于3号染色体上.某小组用一只无眼灰体长翅雌蝇与一只有眼灰体长翅雄蝇杂交，杂交子代的表现型及其比例见表1.

回答下列问题：

（1）根据杂交结果，（填“能”或“不能”）判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因是位于X染色体还是常染色体上，若控制有眼/无眼性状的基因位于X染色体上，根据上述亲本杂交组合和杂交结果判断，显性性状是，判断依据是.

（2）若控制有眼/无眼性状的基因位于常染色体上，请用表1中杂交子代果蝇为材料设计一个杂交实验来确定无眼性状的显隐性（要求：写出杂交组合和預期结果）.

解析 第（1）题第一空，题干问：根据杂交结果能不能判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因是位于X染色体还是常染色体上？那么可以根据上述两种可能性分别作出不同假说.先假设果蝇有眼/无眼性状的基因是位于常染色体上，且有眼为显性，在此基础上演绎推理，结果如图2;也可假设无眼为显性，推理结果如图3.从推理结果可知，子代有眼、无眼个体比例接近1∶1，且有眼和无眼个体中雌雄比例相当，与题目给定的实验结果一致，可得出控制有眼/无眼性状的基因可位于常染色体上的结论.再假设有眼/无眼性状的基因是位于X染色体上，且无眼为显性，进行演绎推理，结果如图4，同样与表中实验结果相吻合，可得出控制有眼/无眼性状的基因可位于X染色体上的结论.通过前面的假说演绎推理可得出答案，根据题中杂交结果不能判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因是位于X染色体还是常染色体上.

第（1）题第二空，若控制有眼/无眼性状的基因位于X染色体上，根据上述亲本杂交组合和杂交结果判断有眼和无眼这对相对性状的显隐性.根据前面的推理结果如图4可知，当“有眼/无眼性状的基因位于X染色体上，无眼为显性”假说成立.接下来只需假设“有眼/无眼性状的基因位于X染色体上，有眼为显性”，进行演绎推理，推理结果如图5，与表中实验结果不吻合，因此，该假说不成立.由此得出结论，当有眼/无眼性状的基因位于X染色体上，无眼为显性.推理结果即判断依据，即当有眼/无眼性状的基因位于X染色体上，只有无眼为显性时，子代雌雄个体中才都会出现有眼与无眼的性状分离.

第（2）题，题干问：若控制有眼/无眼性状的基因位于常染色体上，请用表1中杂交子代果蝇为材料设计一个杂交实验来确定无眼性状的显隐性.该小题同样可通过假说演绎推理解答.由图2、图3的推理结果可知，当有眼/无眼性状的基因位于常染色体上，假设无眼为显性或者隐性均成立.但是若无眼为显性时，子代无眼个体无论雌雄均为杂合子;当无眼为隐性时，则子代无眼个体均为纯合子.根据上述推理结果差异来设计实验，即让子代无眼雌雄个体相互交配，观察并统计下一代是否出现性状分离.演绎推理过程如图6、图7，预期结果：若子代中无眼∶有眼=3∶1，则无眼为显性性状;若子代全部为无眼，则无眼为隐性性状.

典型例题2 （2018年全国Ⅲ卷理综31题）某小组利用某二倍体自花传粉植物进行两组杂交实验，杂交涉及的四对相对性状分别是：红果（红）与黄果（黄），子房二室（二）与多室（多），圆形果（圆）与长形果（长），单一花序（单）与复状花序（复）.实验数据见表2.

回答下列问题：

（1）根据表中数据可得出的结论是：控制甲组两对相对性状的基因位于上，依据是;控制乙组两对相对性状的基因位于（填“一对”或“两对”）同源染色体上，依据是.

（2）某同学若用“长复”分别与乙组的两个F1进行杂交，结合表2中数据分析，其子代的统计结果不符合的比例.

解析 本题通过类比推理的方法即可快速而准确得出答案.第（1）题要求考生根据表2中数据推知控制甲组和乙组两对相对性状的基因分布情况，可分别将甲组和乙组的杂交过程和结果与孟德尔豌豆杂交实验二相类比.孟德尔利用纯种黄色圆粒豌豆与纯种绿色皱粒豌豆进行杂交，无论是正交还是反交，F1全部为黄色圆粒豌豆，F1自交产生的F2中黄色圆粒：黄色皱粒：绿色圆粒：绿色皱粒=9：3：3：1，通过假说演绎法最终得出自由组合定律，根据基因的自由组合定律的实质可知，位于非同源染色体上非等位基因在减数分裂时能够自由组合.

将甲组的实验过程和结果，特别是其F2中两对相对性状表现型的分离比符合9∶3∶3∶1，与孟德尔豌豆杂交实验二相似，由此推理甲组控制红、黄和二、多的两对等位基因位于非同源染色体上，遵循自由组合定律.乙组的实验过程与孟德尔豌豆杂交实验二相似，分析其F2结果发现圆、长和单、复的分离比均为3：1，与孟德尔豌豆杂交实验一相类似，即遵循分离定律.但是，两对相对性状的组合比却不是9∶3∶3∶1，或者其变式.因此，推理乙组控制两对相对性状的基因位于一对同源染色体上，属于同源染色体上的非等位基因，不遵循自由组合定律.

根据乙组杂交结果，“P：圆单×长复→F1圆单”和“P：圆复×长单→F1圆单”可知圆对长为显性，单对复为显性，即第（2）题给定的“长复”为双隐性，而“F1圆单”为双显性个体且为“双杂合子”.“长复”与“F1圆单”杂交即为测交.与孟德尔豌豆杂交实验二中的测交类比，如果“F1中控制“圆单”的两对基因位于非同源染色体上，遵循自由组合定律，F1测交产生的子代有四种表现型且比例接近1∶1∶1∶1.但是，根据第（1）题的推理结果可知，乙组F1中控制两对相对性状的基因位于一对同源染色体上，不遵循自由组合定律，因此，测交得到的子代的统计结果不符合1∶1∶1∶1的比例.

高考要考查学生的生物学学科核心素养，类比推理和假说演绎推理是非常重要的科学思维方法，因此，是高考遗传学试题考查的重点.高考复习时需引导学生学习掌握上述两种推理方法，来阐释遗传规律，论证、解答遗传学问题.

参考文献：

[1]陈波. 逻辑学十五讲（第二版）[M].北京：北京大学出版社，2016.

（收稿日期：2020-03-30）