摩尔根果蝇杂交实验 备课资料－科学史上真实的摩尔根果蝇实验

“染色体上的基因”是人民教育版新课程标准教材必修3“遗传与进化”模块中的一个至关重要的内容，起着承上启下的作用。它不仅巧妙地将遗传规律与减数分裂联系起来，揭示了分离现象的本质和自由结合的规律，而且为性别遗传的研究奠定了基础。教材编排采用假设演绎模式。考虑到学生的接受程度，教材对摩根的果蝇实验进行了简化，这与高等教材中的相关内容有很大不同。

一个问题

1.人教版新课程标准教材中这一部分的假设推导模式[1]

(1)摩根的实验结果(发现问题):摩根在一群红眼果蝇中发现一只白目雄性果蝇，并做了如下实验:

从实验中可以判断出，红眼是显性性状(W)，白目是隐性性状(W)。F2中红眼果蝇与白眼果蝇的数量比为3∶1，符合分离现象。但是如何解释白眼果蝇在F2中只有雄性的现象呢？

(2)分析问题(假设):摩根假设如果控制白眼的基因在X染色体上，但Y染色体不含其等位基因，那么图1所示的果蝇实验可以合理解释，如图2所示。

(3)假设的推理解释(演绎推理):可以根据假设预测测试交叉实验的结果，如图3所示。这里的测交实验也叫回交实验，指的是第一只白眼睛的雄性果蝇与红眼睛的女儿交配[2]。

(4)设计或分析实验(验证推理的正确性，使假设成立):回交实验的结果与预测结果一致，从而验证假设。

2.刘祖东《遗传学》第一卷中的假设推导模式

人教版新课程标准教材P29指出摩根做了图1所示的实验，然后提出假设，并通过检验(回交)等实验验证了假设。

刘祖东《遗传学》第一卷指出[3]:摩根先做了图1所示的实验，再做回交实验，然后提出假设。假设是控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含其等位基因。假设图1所示实验和回交实验可以合理解释。为了检验假设，摩根设计了三个新的实验，其中一个是最关键的，即白眼雌果蝇与红眼雄果蝇在母体中交配。根据假设，可以预计后代中的雄性果蝇都是白眼，雌性果蝇都是红眼。实验结果与预期吻合较好，验证了假设。

3.假设控制白眼的基因在X染色体上，其等位基因也在Y染色体上。

根据人教版新课程标准教材中的假设演绎模型，如果控制白眼的基因在X染色体上，Y染色体也有其等位基因，那么图1所示的实验和回交实验也可以合理解释，如图4所示。而刘祖东的《遗传学》第一卷中的假设演绎模型可以排除上述假设。摩根用白眼雌果蝇与亲本红眼雄果蝇交配，后代的雄果蝇都是白眼，雌果蝇都是红眼，如图5所示。

以上两种假设演绎模型的实验过程和演绎推理有很大的区别。人教版新课程标准教材的假设推导模式简洁明了，刘祖东《遗传学》第一卷的假设推导模式真实严谨。教师在教学中应该如何选择？

两个对策

1.新的教学策略

考虑到学生的接受程度和认知基础，新的教学可以按照上述模式1进行处理。

2.一轮背诵策略

高一复习第一轮，学生有一定的知识储备，已经知道基因在染色体上的结论。这时候可以精心设计问题串，引导学生，还原真实的摩根果蝇实验。

在一轮复习这一节的时候，可以快速复习上面1，介绍X、Y染色体同源和非同源片段的相关知识，指导学生做三个假设。

假设1:控制wink的基因位于Y非同源片段，存在于Y染色体上，而不存在于X染色体上。

假设2:控制wink的基因位于X非同源片段，存在于X染色体上，不存在于Y染色体上。

假设三:控制眼神接触的基因位于X和Y的同源片段，X染色体和Y染色体上都有。

然后，让学生解释图1所示的实验和三个假设的回交实验，写出遗传图。假设一很容易排除；假设2是摩根的假设，可以合理解释图1所示的实验和回交实验；假设3也可以合理解释图1所示的实验和回交实验。学生很容易发现问题:根据人教版新课程标准教材的假设推导模式，假设2和假设3是正确的。

学生困惑时会问:现有的白眼女果蝇及其父母红眼男果蝇如何验证假设2和假设3的正确性？学生容易想到杂交。让学生写基因图。结果如图5所示。事实上，摩根通过图5所示的这组关键实验验证了假设2的正确性。

至此，我们可以总结出真正的摩根果蝇实验:摩根首先做了图1所示的实验，然后做了回交实验，然后提出了控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体不含其等位基因的假设。假设图1所示实验和回交实验可以合理解释。为了验证这个假设，摩根设计了三个新的实验，其中一个是最关键的，即白眼雌果蝇与亲本红眼雄果蝇交配。根据假设，可以预计后代中的雄性果蝇都是白眼睛，雌性果蝇都是红眼睛。实验结果与预期吻合较好，验证了假设。

三个总结

科学史包含了科学家研究问题的思维，是很好的教材。将科学史应用到教学中，可以培养学生发现问题、做出假设、验证假设的能力。编写教材需要考虑很多因素，比如学生的接受程度，所选材料占用的空间等等。因此，人教版新课程标准教材对摩根的果蝇实验进行了适当的简化，有利于学生在新的教学中掌握“染色体上基因的实验证据”的教学内容。但作为教师，备课时要了解真正的摩根果蝇实验，引导学生在适当的时候还原这部分科学史，这也体现了“以教材教”，而不是“以教材教”。

引用

[1]刘本九基于科学史的教学设计。生物通报，2010，45 (1): 35 ~ 39。刘祖东《遗传学》(上)。第二版。北京。高等教育出版社，1990，5: 120。刘祖东《遗传学》(上)。第二版。北京。高等教育出版社，1990，5: 119 ~ 122。