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看到有人在 PTT 高中生版問很複雜的生物題目,來回答一下。大家也可以一起看看,增長生物學知識。

https://www.ptt.cc/bbs/SENIORHIGH/M.1559665309.A.7D9.html

 

 

原本的問題是:「想問38的e要怎麼判斷啊?有點看不懂那個QTL 基因是從哪裡來的,還有36的a跟d 是錯在哪??」

 

我沒讀過現在的高中課本,不過老實講,這個題目觀念超複雜的,在同一題中出現好幾個概念,有些又和回答這個題目沒有關係。光看 wiki 應該也不容易看懂這些,出於教育目的來慢慢解釋。

 

〖雜交不稔/混血不相容〗

 

栽培稻和野生稻之所以無法產生後代,是因為「雜交不稔」(這個翻譯很賣弄,不容易看懂),英文叫作 hybrid incompatibility,我平常會寫成「混血不相容」。親代間混血不相容,可能會導致不孕,或是可以生下寶寶,寶寶卻有缺陷。

 

大家可以把生物想像成電腦或手機。電腦與手機要運作,需要應用程式或 app,而不同廠商開發的程式,可以在自己家的平台用,卻不一定能在別家的平台使用,比方說,給 iPhone 用的 app,不見得能在 Android 執行。

 

生物生小孩,從受精到發育到出生,就是在母體這個平台中,執行一系列的程式。如果親代雙方有些遺傳上的差異,造成程式與平台間的不相容,使得一些程式,無法在平台上正常運作,就會產生差錯,嚴重的話寶寶就奧紫惹。這個現象就是「混血不相容」,愈不相容,生殖隔離愈強。

克羅馬儂人是什麼人?尼安德塔人跟智人是不是同種?

 

生殖隔離有幾個可能,不一定是混血不相容造成:

追溯丹尼索瓦人與尼安德塔人,在智人族群留下的遺傳線索

 

〖數量性狀基因/QTL〗

 

數量性狀基因,英文叫作 quantitative trait locus,簡稱 QTL,不過這個題目中,QTL 其實沒什麼意義。

 

有些特徵,比方說人類的身高,受到很多基因影響,有的基因影響大,有的影響小。這每一個對身高有影響的基因(或 DNA 區域),都是 QTL,可以量化它們各自的影響力。

 

在基因組上尋找 QTL 的方法叫作 QTL mapping,是常常用來尋找目標基因,遺傳學一種的經典方法。比方說兩群狗狗,一群黑毛,一群白毛,想要知道是哪些基因讓狗狗的毛毛不一樣,就把兩群狗狗抓來情慾交流。假如後代分到白毛基因就是白白,分到黑毛基因就是黑黑;而如果有很多基因都會影響毛毛,根據毛毛的差異程度,能夠估計每個基因的影響力,量化以後,分辨每一基因的影響力大小。

 

「有點看不懂那個QTL 基因是從哪裡來的」

QTL mapping 就是一種尋找基因的方法,不用這招,還有很多方法能找到基因,這兒 QTL 和要回答的題目沒有關係。

 

一個用 QTL 找基因的實際案例:

用ananassae果蠅,兩性肚子色素差異,研究趨同演化的遺傳機制

 

〖開啓讀碼框/ORF〗

 

開啓讀碼框,open reading frame 簡稱 ORF,其實這兒就是「基因」的意思。一般非常濫用「基因」這個詞,在這邊 ORF 指的是基因組的 DNA 序列,基因會轉錄成 mRNA 的編碼(coding)部分。 以這個題目來說,完全沒必要寫出 ORF,所有 ORF 都直接寫成基因即可

ATCG加加減減,竟然讓稻的基因更豐富!

 

〖毒性—解毒〗

 

連毒藥解毒劑都出現,能完全看懂這題的人真的超爆幹強 www 這個議題我寫過文章,想更深入了解可以看看。這題水稻的狀況,和我寫的真實版線蟲其實一模一樣:

偵探故事般的關鍵兇手:自私基因

 

毒藥與解毒劑,其實也是相容的概念,不過是負面的相容彌補。毒藥基因對生物有害,需要另一個基因扮演「解毒」的角色,消除「毒藥」的副作用。若是寶寶的遺傳組合中,只有毒藥,卻缺乏解毒劑,寶寶就會死掉。

 

〖自私的遺傳元素〗

 

大家都聽過「自私的基因」,不過常常只取其文藝性,沒有很能掌握生物意義。自私基因的意思是,一段遺傳序列,對其所屬的整個基因組,沒有特別的利益,卻為惹避免被淘汰,而用一些負面手段,綁架基因組不可以把它踢掉。

 

在這邊的狀況,自私基因比較特殊,因為它實在太毒惹,無法單獨存在,需要另一個基因救援。兩個拆開來,原本對生物都沒貢獻的基因,卻形成獨特的「自私組合」,而能一起長存於基因組中。 這題的設計中,自私的毒藥基因,是栽培稻與野生稻,混血不相容的主因,讓兩者產生非常強烈的生殖隔離。要讓雜交順利發生,可以讓毒藥和解毒基因一起存在,或是直接把毒藥基因的負面影響去除。

 

「36的a跟d 是錯在哪??」

牽涉 2 個基因,但是也就這 2 個基因,不關其他基因的事兒。

 

「想問38的e要怎麼判斷啊?」

判斷是否受到母系遺傳調控,就是換上不同的老木,生物表現會不一樣。這題完全沒有提到老木老杯有差。BTW,父系原理一樣。

 

總之,這題牽涉的概念很多,超複雜的。我猜這題是直接從這篇去年 Science 的論文改來的:

A selfish genetic element confers non-Mendelian inheritance in rice

 

出題從新研究取材很不錯,但是變成高中生的題目,最好要弱化一下,不能全部直接照搬原本的高大上名詞呀!

 

我之前這個文章,和這題的狀況幾乎一模一樣,我有列出議題的背景與研究脈絡,大家有需要可以參考:

偵探故事般的關鍵兇手:自私基因

 

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