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(huì)分泌“強(qiáng)心甾”，專門和動(dòng)物體內(nèi)的鈉鉀泵結(jié)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(shù)發(fā)現(xiàn)能夠抵抗強(qiáng)心甾的昆蟲的鈉鉀泵均有突變，且為多次獨(dú)立演化。所有突變中，111、119和122 這三個(gè)位點(diǎn)上的突變頻率最高。通過 CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)，研究者構(gòu)建了含有這三個(gè)位點(diǎn)突變的轉(zhuǎn)基因果蠅。檢測發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單獨(dú)引入111突變時(shí)抗性略有增加，單獨(dú)引入119突變基本不變，111+119 雙突變比111單突變的抗性要強(qiáng)，122單突變使抗毒性大幅增強(qiáng)，但還是111+119+122這三個(gè)突變同時(shí)存在抗毒能力最強(qiáng)，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(zhuǎn)基因果蠅進(jìn)行了 “癲癇-癱瘓” 測試，將果蠅置于瓶內(nèi)劇烈晃動(dòng)，并記錄其恢復(fù)站立所需時(shí)間，用以反映神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)對突發(fā)機(jī)械刺激的能力。野生型果蠅會(huì)在震動(dòng)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(fèi)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(shí)檢測了純合果蠅與雜合果蠅，結(jié)果顯示在雜合果蠅中，突變鈉鉀泵和正常鈉鉀泵在表達(dá)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(fù)時(shí)間。

在此之前，演化學(xué)家通常將目光集中在現(xiàn)存的生物當(dāng)中，但這項(xiàng)“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(jìn)行研究，一步一步復(fù)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(chǔ)。

（2）基因與性狀并不都是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系，請從文中選擇材料填寫下表。

一個(gè)基因可以影響多個(gè)性狀	________________
多個(gè)基因可以影響一個(gè)性狀	_____________

（3）結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果并聯(lián)系生物的演化歷程，研究者推測這三個(gè)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(shí)驗(yàn)室中用較短的時(shí)間重現(xiàn)幾億年的演化過程，但技術(shù)是把雙刃劍，有人擔(dān)心濫用基因編輯技術(shù)改造人類自身的遺傳信息會(huì)使人類加速毀滅。請談一下對基因編輯技術(shù)應(yīng)用的看法，打消這些人的顧慮________________________。(字?jǐn)?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(shí)應(yīng)對外界刺激的能力顯著降低 抗毒的特性與111、119和122三個(gè)突變基因有關(guān)。 C 參考樣例：基因編輯技術(shù)有廣闊的應(yīng)用前景，可用于基因治療、動(dòng)植物育種、研究基因的功能等方面。但科學(xué)工作者應(yīng)以科學(xué)、理性和謹(jǐn)慎的態(tài)度開展基因編輯技術(shù)的研發(fā)工作，避免急功近利，不使基因編輯技術(shù)越過倫理紅線。有關(guān)部門應(yīng)制定基因編輯產(chǎn)品的檢測標(biāo)準(zhǔn)，對基因編輯技術(shù)及其產(chǎn)品實(shí)施有效監(jiān)管。

【解析】

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

從反應(yīng)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(fèi)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(chǔ)。

（2）由原文中“122單突變使抗毒性大幅增強(qiáng)”和“但122突變的果蠅90秒后才能重新站立”可知一個(gè)基因可以影響多個(gè)性狀：突變的122基因使帝王蝶出現(xiàn)抗毒性狀，同時(shí)應(yīng)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(gè)突變同時(shí)存在抗毒能力最強(qiáng)，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(gè)基因可以影響一個(gè)性狀：抗毒的特性與111、119和122三個(gè)突變基因有關(guān)。

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

故選C。

（4）對基因編輯技術(shù)應(yīng)用的看法：基因編輯技術(shù)有廣闊的應(yīng)用前景，可用于基因治療、動(dòng)植物育種、研究基因的功能等方面。但科學(xué)工作者應(yīng)以科學(xué)、理性和謹(jǐn)慎的態(tài)度開展基因編輯技術(shù)的研發(fā)工作，避免急功近利，不使基因編輯技術(shù)越過倫理紅線。有關(guān)部門應(yīng)制定基因編輯產(chǎn)品的檢測標(biāo)準(zhǔn)，對基因編輯技術(shù)及其產(chǎn)品實(shí)施有效監(jiān)管。