应用“假说―演绎法”模型解决遗传学问题的思考

[摘 要]

高中生物教学中领悟和运用“假说―演绎法”，对于发展学生的科学探究能力至关重要，同时也是解决遗传问题的重要思维方法。

[关键词]

假说―演绎法;理论模型;遗传学问题

“假说”是基于事实材料基础上对现象、过程、规律做出的假定性的解释或说明，“演绎”是指将普遍性或一般性的解释（结论）应用于对具体现象的说明和解释。高中生物教学中领悟和运用“假说―演绎法”，对于发展学生的科学探究能力至关重要，同时也是解决遗传问题的重要思维方法。

一、建构“假说―演绎法”在解决遗传学问题中的模型

依据“假说―演绎法”建构的解决遗传学问题的理论模型如下：

运用该模型解决具体遗传学问题的操作过程是：首先对遗传现象中事实材料进行分析，运用遗传学定律进行推理和想象，对遗传现象中产生的问题尝试进行解释，即做出假设。然后运用假设解决具体的遗传学问题，即演绎推理的过程。演绎的基本要义是从前提必然地得出结论的推理或是从一些假设的命题出发，运用逻辑的规则，导出另一命题的过程。问题的解决符合遗传学规律，说明假设是正确的，再通过归纳总结，得出相关遗传学结论。运用假设不能解决遗传问题，必须重新提出假设。模型中“问题解决”包含通过实验验证假设的过程。

二、例析“假说―演绎法”理论模型在解决遗传学问题中的应用

（一）做出假设，解释遗传现象

例1：黄色卷尾鼠彼此杂交，子代的表现型及比例为6/12黄色卷尾、2/12黄色正常尾、3/12鼠色卷尾、1/12鼠色正常尾。上述遗传现象的主要原因可能是（ ）

A.不遵循基因的自由组合定律

B.控制黄色性状的基因纯合致死

C.卷尾性状由显性基因控制

D.鼠色性状由隐性基因控制

遗传现象分析：黄色卷尾鼠的遗传涉及到两对相对性状的遗传，不适用基因的分离定律。杂交后代性状分离的比例为6∶2∶3∶1，偏离基因自由组合定律的9∶3∶3∶1的比例关系。分别计算一种性状的分离比：黄色∶鼠色=2∶1，卷尾∶正常尾=3∶1。

推理想象：根据每种性状的分离比推断卷尾和黄色是显性性状。卷尾与正常尾的性状分离符合基因的分离定律，黄色与鼠色的性状分离比偏离了基因分离定律的3∶1比例关系。黄色是显性性状，基因型有两种，分别是纯合和杂合，比例是1∶2，推理想象显性纯合致死。

做出假设：控制黄色性状的基因纯合致死。

验证假设：由于黄色性状的基因纯合致死，两对相对性状在遗传中的自由组合表现为（2∶1）（3∶1）=6∶2∶3∶1，与遗传现象相符。

解决该种类型遗传学问题的关键是要做出假设，假设是在基于对事实材料的推理想象基础上提出。符合遗传学规律的假设可以运用来解释遗传学现象，否则，假设就不成立。

（二）运用假设，演绎推理

例2：下图为某家族中一种遗传病的系谱图，对该病叙述错误的是（ ）

A.如果该病是常染色体显性遗传病，则女儿一定是杂合子。

B.该病可能是常染色体隐性遗传病。

C.该病是血友病，再生一个外孙还患血友病。

D.该病可能是X染色体上的隐性遗传病。

分析事实：根据遗传系谱图，排除Y染色体上的基因引起的遗传病，不能确定显性遗传或隐性遗传，也不能确定是X染色体或常染色体上的基因所引起的遗传病。

做出假设：题目中4个选项事实上就包含了4种假设。假设成立的依据是能解释遗传系谱图中反映出的遗传现象。

运用假设：A选项的假设是该病是常染色体显性遗传病，则第一代和第二代中的男性均是隐性纯合子，女儿又都患病，推理出女儿一定是杂合子，A选项正确。依据B选项的假设，第一代和第二代的男性可能是显性纯合子或显性杂合子，若是显性杂合子，所生子女都有可能患病，B项假设成立。C项假设是该病是血友病，依据假设，第二代女性的基因型是XhXh，可以推理出再生一个外孙还患血友病的结论，C项正确。若D选项假设成立，同时第三代的女性患病，推理第二代男性患病，事实上没有患病，D项假设不成立。答案：D

解决该种类型遗传学问题的思路是依据选项提供的假设，演绎推理到具体的遗传现象，如果推理符合遗传规律，则假设成立，否则，重新开始假设。

（三）依据规律，演绎推理

例3：下列鉴定生物遗传特性的方法中恰当的是（ ）

A.鉴定一匹白马是否是纯合子用测交

B.区分狗的长毛和短毛这相对性状的显隐性关系用测交

C.不断提高小麦的抗病系的纯度用测交

D.检验杂种灰兔F1的基因型用杂交

事实分析：该题涉及到运用遗传学实验方法鉴定物种的显隐性、基因型以及提高纯合子的比例的方法。由于4个选项中都涉及到一对相对性状的遗传，所以适用的遗传学规律是基因的分离规律。根据“假说―演绎法”理论模型，上述4个选项属于运用遗传学知识进行演绎推理的过程。

演绎推理：A选项中，白马性状属于显性性状，因为隐性性状的个体就是纯合子。白马与隐性性状的个体杂交（即测交），若出现性状分离，则白马是杂合子;若没有出现性状分离，则为显性纯合子。B选项，不能判断长毛和短毛的显隐性关系，不能用测交手段来区分。C选项，测交是有了鉴定基因型的实验方法，不能有了提高抗病系的纯度，可以采取自交、选择淘汰、在自交的实验过程来提高纯度。D选项，杂种灰兔是由一对等位基因决定的性状，基因型不需要鉴定。

该遗传题的解决是利用遗传学规律、遗传学实验方法，不需要重新做出假设。

（四）做出假设，验证假设

例4：某遗传病的遗传涉及非同源染色体上的两对等位基因。已知Ⅰ-1基因型为AaBB，且Ⅱ-2与Ⅱ-3婚配的子代不会患病。根据以下系图谱，正确的推断是（ ）

A.Ⅰ-3的基因型一定为AABb

B.Ⅱ-2的基因型一定为aaBB

C.Ⅲ-1的基因型可能为AaBb或AABb

D.Ⅲ-2与基因型为AaBb的女性婚配，子代患病的概率为3/16

遗传系谱图分析：根据遗传系谱图并结合题干信息分析，该遗传病是由两对基因控制，符合基因的自由组合定律。由于Ⅰ-1基因型为AaBB，则Ⅱ-2必定含有B基因。

推理想象：Ⅱ-2患病并含有B基因，若含有A基因，则Ⅰ-1也患病，事实上Ⅰ-1正常，推断Ⅱ-2含有aa基因，同时由于Ⅱ-2与Ⅱ-3婚配的子代不会患病，推断子代必然同时含有A和B基因。由于子代必然含有B基因，推断Ⅱ-2的基因型必然是aaBB，进一步推断Ⅱ-3的基因型必然是AAbb。

做出假设：该遗传病患者至少含有一对隐性基因。

验证假设：由于Ⅱ-2与Ⅱ-3的基因型分别是aaBB、Aabb，所生子女的基因型都是AaBb，由于不含有成对的隐性基因，子代不会患病，对照遗传系谱图，第三代个体均表现正常，所以假设成立。选项B正确。

中学生在解决遗传学问题时，假设的验证并不能都通过实验来实施，利用假设来推导遗传现象是否与事实相符也是一种验证假设的方法。

（五）归纳总结，得出结论

例5：人类遗传病调查中发现两个家系都有甲遗传病（基因为H、h）和乙遗传病（基因为T、t）患者，系谱图如下。

请回答下列问题：

（1）甲病的遗传方式为________，乙病最可能的遗传方式为________。

（2）若Ⅰ-3无乙病致病基因，请继续以下分析。

①Ⅰ-2的基因型为________;Ⅱ-5的基因型为________。

②如果Ⅱ-5与Ⅱ-6结婚，则所生男孩同时患两种遗传病的概率为________。

③如果Ⅱ-5与h基因携带者结婚并生育一个表现型正常的儿子，则儿子携带h基因的概率为________。

材料分析：该遗传学问题比较综合，涉及到判断遗传方式、推理基因型以及计算患病概率。就甲病分析，根据第一代父母正常、第二代女儿患病的事实，甲病的遗传方式为常染色体隐性遗传。就乙病分析，父母正常，男孩患病且患乙病的均表现为男孩，为隐性遗传病，最可能的遗传方式为X染色体上的隐性遗传病。

提出假设：乙病最可能的遗传方式为X染色体上的隐性遗传病。

演绎推理：乙性状遗传表现为患病都为男性，父母都正常，X染色体上的致病基因来自母亲。推理1号家庭男性的致病基因均来自Ⅰ-2，2号家庭患病男性的致病基因来自Ⅰ-4。

验证假设：Ⅰ-3无乙病致病基因，确定乙病的遗传方式为X染色体上的隐性遗传病。

依据表现型和基因型的关系，确定Ⅱ-1的基因型是XtY，Ⅱ-2的基因型是hh。推理出Ⅰ-2的基因型是HhXTXt，Ⅱ-5的乙性状的基因型是XTY，甲性状的基因型是HH或Hh，比值是1∶2。根据Ⅱ-9的基因型是hhXtY，推理出Ⅰ-3和Ⅰ-4的基因型分别是HhXTY、HhXTXt，进而推出Ⅱ-6甲性状的基因型是HH或Hh，比值是1∶2，乙性状的基因型是XTXT或XTXt，比值是1∶2。如果Ⅱ-5与h基因携带者结婚并生育一个表现型正常的儿子，该表现型正常儿子的基因型为HH或Hh。

归纳总结，得出结论：Ⅱ-5与Ⅱ-6结婚，依据基因的分离定律，就甲性状分析：患病概率的计算表达式为2/3Hh×2/3Hh，得出患甲病的概率为1/9;就乙性状分析：患病概率的计算表达式为XTY×1/2XTXt，所生男孩患病概率为1/2×1/2=1/4。甲、乙两种性状同时考虑，所生男孩同时患两种遗传病的概率为1/36。Ⅱ-5与h基因携带者结婚，计算儿子携带h基因的概率的过程是：Ⅱ-5产生H基因配子和h基因配子的概率分别为2/3和1/3，h基因携带者（Hh）产生H基因配子和h基因配子的概率分别为1/2和1/2。依据受精作用的过程是随机的，产生hh基因型的概率为1/6，产生Hh基因型的概率为3/6，产生HH基因型的概率为1/6，排除hh，因为子代正常，结论是儿子携带h基因的概率是3/5。

“假设―演绎法”模型中的归纳总结、得出结论是基于事实分析、提出假设、演绎推理等逻辑思维基础上进行的，是在结合遗传学基本规律和原理的基础上，对遗传学问题归纳和总结。

三、“假说―演绎法”模型运用总结

“假说―演绎法”理论模型包含的提出假设、推理想象、演绎、实验设计、归纳总结等步骤都属于科学思维方法。在解决某个遗传学问题时，不一定需要利用模型中所有的科学思维方法。上述例题反映了运用“假说―演绎法”模型中科学思维方法是有差异的。

[参 考 文 献]

[1]吴君民.准确理解假说演绎法的本质[J].中学生物学，2012，61（5）.