Question

【题目】阅读下面的材料，完成（1）～（4）题。

在果蝇体内重现帝王蝶毒素抗性的演化路径

帝王蝶是少数具有毒性的蝴蝶，它的毒性来自于食物马利筋。马利筋会分泌“强心甾”，专门和动物体内的钠钾泵结合，量大可致命。但是帝王蝶的钠钾泵发生了突变，所以能将马利筋的毒素储存在自己的身体里。

研究者利用基因测序技术发现能够抵抗强心甾的昆虫的钠钾泵均有突变，且为多次独立演化。所有突变中，111、119和122 这三个位点上的突变频率最高。通过 CRISPR-Cas9 基因编辑技术，研究者构建了含有这三个位点突变的转基因果蝇。检测发现，当单独引入111突变时抗性略有增加，单独引入119突变基本不变，111+119 双突变比111单突变的抗性要强，122单突变使抗毒性大幅增强，但还是111+119+122这三个突变同时存在抗毒能力最强，增加了几乎1000倍，和帝王蝶的抗毒水平持平，俨然成了“帝王蝇”。

研究者还对转基因果蝇进行了 “癫痫-瘫痪” 测试，将果蝇置于瓶内剧烈晃动，并记录其恢复站立所需时间，用以反映神经系统应对突发机械刺激的能力。野生型果蝇会在震动后立即重新站起，但122突变的果蝇90秒后才能重新站立，111突变的果蝇花费约50秒，而119突变的果蝇和野生型并无二致。111+119双突变和111+119+122三突变的果蝇组内差异较大，但平均值接近正常野生型果蝇。

研究者同时检测了纯合果蝇与杂合果蝇，结果显示在杂合果蝇中，突变钠钾泵和正常钠钾泵在表达量上并无差异；突变钠钾泵的抗性显著增加，纯合的抗性高于杂合；“癫痫-瘫痪” 测试中纯合却比杂合需要更漫长的恢复时间。

在此之前，演化学家通常将目光集中在现存的生物当中，但这项“真的重现了演化历史”的研究使人们知道可以通过基因编辑对突变之间的相互作用进行研究，一步一步复原最有可能的演化轨迹。

（1）帝王蝶通过突变产生________，从而获得抗毒性状。其他种类的昆虫也存在通过相同的突变获得抗毒能力的现象，这从_______水平揭示了趋同演化的遗传基础。

（2）基因与性状并不都是简单的一一对应的关系，请从文中选择材料填写下表。

一个基因可以影响多个性状	________________
多个基因可以影响一个性状	_____________

（3）结合实验结果并联系生物的演化历程，研究者推测这三个基因突变的顺序可能是______。

A．111—119—122 B. 122—119—111

C. D.

（4）基因编辑可以使研究者用人工选择代替自然选择在实验室中用较短的时间重现几亿年的演化过程，但技术是把双刃剑，有人担心滥用基因编辑技术改造人类自身的遗传信息会使人类加速毁灭。请谈一下对基因编辑技术应用的看法，打消这些人的顾虑________________________。(字数在150字以内)

Answer 1

【答案】新基因（或等位基因或变异或隐性基因） 分子(或基因) 突变的122基因使帝王蝶出现抗毒性状，同时应对外界刺激的能力显著降低 抗毒的特性与111、119和122三个突变基因有关。 C 参考样例：基因编辑技术有广阔的应用前景，可用于基因治疗、动植物育种、研究基因的功能等方面。但科学工作者应以科学、理性和谨慎的态度开展基因编辑技术的研发工作，避免急功近利，不使基因编辑技术越过伦理红线。有关部门应制定基因编辑产品的检测标准，对基因编辑技术及其产品实施有效监管。

【解析】

从抗性当单独引入111突变时抗性略有增加，单独引入119突变基本不变，111+119 双突变比111单突变的抗性要强，122单突变使抗毒性大幅增强，但还是111+119+122这三个突变同时存在抗毒能力最强，增加了几乎1000倍，和帝王蝶的抗毒水平持平。

从反应能力但122突变的果蝇90秒后才能重新站立，111突变的果蝇花费约50秒，而119突变的果蝇和野生型并无二致。111+119双突变和111+119+122三突变的果蝇组内差异较大，但平均值接近正常野生型果蝇。

（1）帝王蝶通过突变产生原来不存在的新基因，从而获得抗毒性状。其他种类的昆虫也存在通过相同的突变获得抗毒能力的现象，这从分子（或基因）水平揭示了趋同演化的遗传基础。

（2）由原文中“122单突变使抗毒性大幅增强”和“但122突变的果蝇90秒后才能重新站立”可知一个基因可以影响多个性状：突变的122基因使帝王蝶出现抗毒性状，同时应对外界刺激的能力显著降低；

由原文中“但还是111+119+122这三个突变同时存在抗毒能力最强，增加了几乎1000倍，和帝王蝶的抗毒水平持平，俨然成了“帝王蝇”可知：多个基因可以影响一个性状：抗毒的特性与111、119和122三个突变基因有关。

（3）根据“当单独引入111突变时抗性略有增加，单独引入119突变基本不变，111+119 双突变比111单突变的抗性要强，122单突变使抗毒性大幅增强，但还是111+119+122这三个突变同时存在抗毒能力最强，增加了几乎1000倍，和帝王蝶的抗毒水平持平”，推测这三个基因突变的顺序可能是：环境中同时出现111突变和119突变的帝王蝶，其中的111突变体这时有一定抗性，两个突变体结合后产生的后代111+119 双突变体的抗性更强，更能适应环境，该基因型被保存下来，经过一段时间，与环境中出现的122单突变体结合，最终产生抗毒性大幅增强的111+119+122突变体。该演变推断同样符合反应能力测试：有抗性的单突变111和122反应能力差，而单突变119、双突变111+119、三突变111+119+122的反应能力与野生型相似，这样的结合更能适应环境。

故选C。

（4）对基因编辑技术应用的看法：基因编辑技术有广阔的应用前景，可用于基因治疗、动植物育种、研究基因的功能等方面。但科学工作者应以科学、理性和谨慎的态度开展基因编辑技术的研发工作，避免急功近利，不使基因编辑技术越过伦理红线。有关部门应制定基因编辑产品的检测标准，对基因编辑技术及其产品实施有效监管。