今天讀書內(nèi)容：伴性遺傳。

我更喜歡用下面的測(cè)試圖來引入。你能從圖中找到“5”嗎？

如果能找到5，那么恭喜你：你可能是紅綠色盲或者色弱，以后用不著給駕校做貢獻(xiàn)了。

原教材介紹紅綠色盲發(fā)現(xiàn)歷史時(shí)，提到了道爾頓給媽媽送（櫻桃）紅襪子的故事，這件事出現(xiàn)在一些作者所寫的道爾頓傳記中，但在道爾頓提出色盲的論文《Extraordinary facts relating to the vision of colours》中卻沒有提到，我們現(xiàn)在已經(jīng)無從考證這個(gè)故事是不是杜撰的。

新教材重寫了道爾頓發(fā)現(xiàn)色盲的故事，更加忠實(shí)于原始論文。實(shí)際上在科學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)，道爾頓就發(fā)現(xiàn)自己看到的顏色和別人有所差異。1792年道爾頓看到了一個(gè)更奇怪的現(xiàn)象：一朵實(shí)際上為粉色（pink）的花，他在白天看的時(shí)候覺得這朵花是天藍(lán)色的（sky-blue），到了晚上燭光下再看又覺得這朵花是紅色的（red）。這引起道爾頓極大的興趣，促使其決心弄清其中的原因，道爾頓也成了第一個(gè)發(fā)現(xiàn)色盲的人。

教材設(shè)計(jì)了一個(gè)思考討論。通過對(duì)一個(gè)紅綠色盲家系的分析讓學(xué)生明確：紅綠色盲可視作由X染色體上的隱性基因控制的。

此處我建議，教師最好按照教材的問題設(shè)計(jì)進(jìn)行處理。

先假定控制紅綠色盲的基因位于Y染色體上，已知Ⅰ1、Ⅲ6和Ⅲ7（Ⅲ12）都是紅綠色盲，而Y染色體是父子相傳的，因此系譜圖中Ⅱ2、Ⅱ4、Ⅱ6等個(gè)體均應(yīng)表現(xiàn)為紅綠色盲，這與系譜圖中的信息矛盾，由此否定“基因位于Y染色體上”；假定紅綠色盲基因在X染色體上并不能推出和系譜圖矛盾的信息。因此，控制紅綠色盲的基因應(yīng)該位于X染色體上。

注：實(shí)際上上述推理并不嚴(yán)謹(jǐn)，并沒有排除基因位于常染色體上的情況。可以在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之后，讓學(xué)生設(shè)計(jì)調(diào)查（人不能隨意選擇表型強(qiáng)行婚配，因此不適宜設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn)）證明紅綠色盲是X連鎖隱性遺傳。

假定紅綠色盲基因是X染色體上的顯性基因，已知Ⅰ1是紅綠色盲，而父親唯一的一條X染色體一定遺傳給女兒，因此系譜圖中Ⅱ3、Ⅱ5等個(gè)體均應(yīng)表現(xiàn)為紅綠色盲，這與系譜圖中的信息矛盾，由此否定“紅綠色盲基因是顯性基因”；而假定紅綠色盲基因是位于X染色體上的隱性基因并不能推出和系譜圖矛盾的信息。因此，紅綠色盲基因是隱性基因。

明確了紅綠色盲是X連鎖的隱性遺傳病，那么女性的基因型就有三種：X^BX^B、X^BX^b和X^bX^b；男性的基因型就有兩種：X^BY和X^bY。這樣將有六種（3×2）婚配組合，其中能夠體現(xiàn)出性狀表現(xiàn)和性別相關(guān)聯(lián)的婚配組合有2個(gè)：X^BX^b×X^BY和X^bX^b×X^BY，接下來對(duì)這兩個(gè)婚配組合做一些說明。

在上圖所示的婚配組合中，親本表現(xiàn)相對(duì)性狀的不同類型（正常和色盲），子代也表現(xiàn)相對(duì)性狀的不同類型，看起來就好像親本將性狀表現(xiàn)傳遞給了異性子代（母親將色盲性狀傳給了兒子，父親將正常表現(xiàn)傳給了女兒），因此在經(jīng)典遺傳學(xué)中也把這種現(xiàn)象稱為交叉遺傳。由于對(duì)交叉遺傳存在不同的理解，新教材刪去了這個(gè)術(shù)語，但是用此術(shù)語來指代這個(gè)的特殊雜交組合還是很方便的。

在上圖所示的婚配組合中，親本都表現(xiàn)顯性性狀（正常），子代出現(xiàn)隱性性狀（色盲），并且隱性性狀只在一種性別中出現(xiàn)。如果我們仔細(xì)審視這個(gè)雜交組合，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其在形式上與摩爾根白眼果蠅雜交實(shí)驗(yàn)中F₁互交得到F₂的情況相似。

教材通過對(duì)紅綠色盲六種婚配組合的分析，歸納概括X連鎖隱性遺傳的特點(diǎn)。對(duì)4個(gè)能得到色盲子代的婚配組合：①X^BX^b×X^BY、②X^BX^b×X^bY、③X^bX^b×X^BY和④X^bX^b×X^bY進(jìn)行綜合分析?；榕浣M合②子代出現(xiàn)男色盲和女色盲的概率相等，婚配組合④子代不論男女都是色盲，婚配組合①③子代只有男色盲沒有女色盲?？紤]包括所有婚配組合可能的大樣本時(shí)，應(yīng)是男色盲比女色盲更多一些。等到學(xué)習(xí)遺傳平衡定律后，我們還可以根據(jù)遺傳平衡定律得到這一結(jié)論（注意X連鎖基因的遺傳平衡和常染色體基因的遺傳平衡是有區(qū)別的，不能通過一次隨機(jī)交配實(shí)現(xiàn)）：

教學(xué)中紅綠色盲基因經(jīng)常導(dǎo)致經(jīng)常被師生們處理成單基因遺傳病。實(shí)際上，色盲的原因是多種多樣的，一般把遺傳性紅綠色盲歸因于編碼視錐細(xì)胞上視蛋白的基因異常。編碼視蛋白的基因包括OPN1LW（負(fù)責(zé)可見光中長(zhǎng)波光的的感知）和OPN1MW（負(fù)責(zé)可見光中黃/綠光的感知）和OPN1SW（負(fù)責(zé)可見光中短波光的感知），前兩個(gè)基因中的任何一個(gè)出現(xiàn)突變都可能引起紅綠色盲。兩個(gè)基因引起的紅綠色盲存在一定的區(qū)別，有時(shí)候也會(huì)更細(xì)致地區(qū)分為紅色盲和綠色盲。教材中引用的道爾頓的例子實(shí)際上屬于綠色盲。

注：視錐細(xì)胞正常，但是視錐細(xì)胞和大腦皮層之間的神經(jīng)通路異常也會(huì)導(dǎo)致色盲；理論上大腦皮層的視覺感知細(xì)胞異常也會(huì)導(dǎo)致色盲。

抗維生素D佝僂病（vitamin D-resistant rickets）是相對(duì)較早的稱呼，現(xiàn)在一般叫做“家族性低磷酸血癥（familial hypophosphatemic rickets）”。如果你搜索不到有關(guān)抗維生素D佝僂病的相關(guān)信息，可以換用“家族性低磷酸血癥”試試。低磷酸血癥有多種類型，教材所述的類型是由PHEX基因突變引起的，屬于X連鎖顯性遺傳病。

抗維生素D佝僂病相當(dāng)于把紅綠色盲的正常和患病反過來處理即可，無需從頭再分析一遍。需要注意的是：對(duì)于女性患者而言，雜合子的癥狀比純合子要輕，原因文末有簡(jiǎn)介。

我在百度和試卷上都見識(shí)過用維生素D治療抗維生素D佝僂病，實(shí)際上這就是標(biāo)準(zhǔn)的“庸醫(yī)”。

抗維生素D佝僂病只是佝僂病的一種，還有一種常見的佝僂病是維生素D依賴性佝僂病（Vitamin D-dependent rickets）。維生素D依賴性佝僂病可以通過補(bǔ)充維生素D等改善癥狀（維生素D能促進(jìn)鈣磷的吸收），抗維生素D佝僂病補(bǔ)充維生素D并不會(huì)產(chǎn)生效果，望文生義我們也能判斷出該病不能用補(bǔ)充維生素D來治療。

伴性遺傳最重要的判斷依據(jù)是基因位于性染色體上。但是實(shí)踐中判斷伴性遺傳更多地依賴于“性狀表現(xiàn)和性別相關(guān)聯(lián)”。

教材所述紅綠色盲和抗維生素D佝僂病都是X染色體非同源區(qū)段上的基因控制的。它們?cè)谔囟ǖ幕榕浣M合（交叉遺傳和類似摩爾根白眼果蠅F₁互交的兩種組合）中能夠體現(xiàn)出性狀表現(xiàn)和性別相關(guān)聯(lián)，但并不是所有的婚配組合都會(huì)有這樣的表現(xiàn)；同時(shí)它們?cè)谌后w遺傳上也能體現(xiàn)出性狀表現(xiàn)和性別相關(guān)聯(lián)。這些內(nèi)容不再贅述。

我們接下來看基因位于XY染色體同源區(qū)段上的情況。XY染色體同源區(qū)段上的基因也稱為擬常染色體基因，因?yàn)檫@些基因的遺傳太像常染色體了。但我們其實(shí)還是可以在特定的婚配組合中觀察到性狀表現(xiàn)和性別相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象，如X^aX^a×X^AY^a和X^aX^a×X^aY^A。

典型的例子是人類的禿頂。禿頂是常染色體上的基因控制的，但是該基因的表達(dá)會(huì)受到性激素的影響，結(jié)果導(dǎo)致雜合子在男性中表現(xiàn)為禿頂，在女性中表現(xiàn)為正常——這種情況顯然屬于性狀表現(xiàn)和性別相關(guān)聯(lián)，但卻不屬于伴性遺傳。

因此，出現(xiàn)性狀表現(xiàn)和性別相關(guān)聯(lián)，只是表明該性狀的遺傳可能是伴性遺傳，還需要更進(jìn)一步的信息才能確認(rèn)。

伴性遺傳中應(yīng)用價(jià)值最大的就是表現(xiàn)“交叉遺傳”的婚配組合，即看起來好像親代將性狀表現(xiàn)傳給了異性子代的婚配組合。

前面已經(jīng)講過能夠體現(xiàn)性狀表現(xiàn)和性別相關(guān)聯(lián)的婚配組合有兩個(gè)：X^BX^b×X^BY和X^bX^b×X^BY（以普通的XY型性別決定為例）。具體分析這兩個(gè)能區(qū)分常染色體遺傳和伴性遺傳的婚配組合。在X^BX^b×X^BY的婚配組合中，雌性親本表現(xiàn)顯性性狀，但是我們實(shí)際操作時(shí)只能選擇表型；而表型為顯性的雌性個(gè)體有兩種基因型，我們無法保證通過表型選擇到我們期望的基因型，這樣也就無法實(shí)現(xiàn)我們的目的。在X^bX^b×X^BY的婚配組合中，親本的基因型和表型是一一對(duì)應(yīng)的。我們通過表型選擇，就能選到我們期望的基因型，最終保證婚配生育子代呈現(xiàn)出交叉遺傳的特征。因此交叉遺傳在實(shí)踐中應(yīng)用價(jià)值特別大。

教材所用雞的例子中，就是利用了交叉遺傳。蘆花母雞（Z^BW）與非蘆花公雞（Z^bZ^b）雜交，子代中母雞將表現(xiàn)為非蘆花（Z^bW）、公雞表現(xiàn)為蘆花（Z^BZ^b）——親代將性狀表現(xiàn)傳給了異性子代。

對(duì)教材這個(gè)例子，剛教書那會(huì)我就有個(gè)疑問：小時(shí)候沒見過生下來的小雞有蘆花性狀呀！根據(jù)子代有沒有蘆花性狀再判斷雞的性別，那不是太晚了嗎？后來我發(fā)現(xiàn)是我理解錯(cuò)了。蘆花性狀是雞的正羽表現(xiàn)出來的，而雛雞只有絨羽。蘆花雞不僅正羽有特別的表現(xiàn)（蘆花），絨羽（黃色頭斑）也跟普通雞存在區(qū)別，這才是雛雞時(shí)進(jìn)行區(qū)分的判斷依據(jù)。我覺得教材這里其實(shí)可以稍微細(xì)致一點(diǎn)，更不易產(chǎn)生誤解。

學(xué)完本節(jié)內(nèi)容之后，敏銳的同學(xué)立馬就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)很有意思的問題：為什么抗維生素D佝僂病的雜合子與顯性純合子的表現(xiàn)不同？而在紅綠色盲中顯性純合子和雜合子的表現(xiàn)卻是一樣的？

這個(gè)問題涉及到后續(xù)表觀遺傳等知識(shí)，此處給出一個(gè)大致的解釋：雌性哺乳動(dòng)物的兩條X染色體中會(huì)有一條隨機(jī)失活（表觀遺傳修飾所致的），所以雌性雜合個(gè)體的細(xì)胞會(huì)表現(xiàn)兩種不同的表型。

抗維生素D佝僂病中X^D基因（PHEX基因）的表達(dá)產(chǎn)物會(huì)抑制腎臟將磷酸鹽重吸收進(jìn)入血液，導(dǎo)致血磷含量低，影響骨骼的硬化。對(duì)于雜合子來說，有一半的細(xì)胞是正常的（含D基因的X染色體失活）；而另一半的細(xì)胞是異常的（含d基因的X染色體失活）。與X^DX^D中的所有細(xì)胞都異常（不管哪一條X染色體失活，剩下的一條X染色體都含有D基因，該基因表達(dá)會(huì)產(chǎn)生抑制重吸收磷酸鹽的蛋白質(zhì)）相比，雜合子還有部分細(xì)胞功能正常，因此雜合子的癥狀比純合子要輕。

紅綠色盲基因影響的是視錐細(xì)胞中視蛋白的感光。對(duì)于雜合子來說，由于X染色體隨機(jī)失活，雖然部分視錐細(xì)胞中視蛋白異常，但是仍然存在部分視蛋白正?？梢愿泄獾囊曞F細(xì)胞。只要存在正常的視錐細(xì)胞，視錐細(xì)胞作為光感受器興奮之后就能將神經(jīng)沖動(dòng)傳到大腦皮層相應(yīng)區(qū)域，形成對(duì)色彩的感知。因此色盲基因雜合子和顯性純合子都能夠正常感知顏色。