Question

18．1万年前，科罗拉多大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群，两个种群现在已经发生明显的分化．研究人员指出，经过长期演化已经形成两个物种，如图所示．
（1）结合现代生物进化理论分析可知，a、c分别表示地理隔离、生殖隔离；b的实质变化是种群基因频率的改变．
（2）①～⑥的存在说明了变异是不定向的．
（3）松鼠种群中存在控制毛色的一对等位基因（A-黑色，a-浅色）．原松鼠种群中AA、Aa、aa的基因型频率分别为20%、50%、30%，环境变化后，峡谷北侧山高林密，生活于其中的松鼠种群中基因型为AA、Aa的个体数量在一年后各增加20%，基因型为aa的个体数量减少20%，则一年后a的基因频率为50%．
（4）该峡谷的河流中某种金鱼的一对相对性状由一对等位基因（B、b）控制，其中b基因在纯合时使胚胎致死（bb、X^bX^b、X^bY等均为纯合子）．现取一对金鱼杂交，F₁金鱼共67只，其中雄金鱼21只，则F₁金鱼自由交配所得F₂成活个体中，b基因的频率为$\frac{1}{11}$（分数形式表示）．

Answer 1

分析 1、分析题图：①～⑥表示生物变异，a表示地理隔离，b表示基因频率变化的不断积累，c表示生殖隔离．
2、生物进化的实质是种群基因频率的定向改变．基因频率及基因型频率的相关计算如下：
（1）在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1；
（2）一个等位基因的频率=该等位基因纯合子的频率+$\frac{1}{2}$杂合子的频率．

解答 解：（1）由以上分析可知：甲图中a表示地理隔离，c表示生殖隔离，b表示基因频率变化的不断积累．
（2）图甲中①～⑥表示生物变异，由图中箭头的方向可知变异的不定向性．
（3）原松鼠种群中AA的基因型频率为20%，Aa的基因型频率为50%，aa的基因型频率为30%．假设开始松鼠的种群数量为100只（AA为20只、Aa为50只、aa为30只），环境变化后，峡谷北侧山高林密，生活于其中的松鼠种群中显性个体即基因型为AA、Aa的个体数量在一年后各增加20%，隐性个体即基因型为aa的个体数量减少20%，则AA的数量为24只，Aa的数量为60只，aa的数量为24只，所以一年后a的基因频率=（60+24×2）÷（24×2+60×2+24×2）=50%．
（4）由题意知，一对金鱼杂交，F₁代金鱼共67只，其中雄金鱼21只，雌性个体：雄性个体≈2：1，说明金鱼的这一对等位基因位于X染色体上，亲本的基因型为X^BX^b、
X^BY，F₁中，雌性个体的基因型为X^BX^b、X^BX^B，产生卵细胞的基因型及比例是：X^B：X^b=3：1，雄性个体的基因型为X^BY，产生的精子的基因型及比例是X^B：Y=1：1，因此F₁代金鱼自由交配所得F₂代的基因型及比例是：X^BX^B：X^BX^a：X^BY：X^bY=3：1：3：1．，其中X^bY死亡，所以成活个体中X^BX^B：X^BX^b：X^BY=3：1：3；X^B的基因频率=（3×2+1+3）÷（3×2+1×2+3）=$\frac{10}{11}$，则b基因的频率为$\frac{1}{11}$．
故答案为：
（1）地理隔离、生殖隔离　种群基因频率的改变
（2）变异是不定向的
（3）50%
（4）$\frac{1}{11}$

点评 本题考查生物进化及基因频率的相关计算，意在考查考生的识记能力和识图能力；理解所学知识要点的能力；能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容和计算能力．