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蛇的四肢是如何消失的?
通過改造基因,再現進化過程的例子并不多見,研究的難點在于尋找進化中的關鍵基因。近年來,研究者利用基因改造對蛇失去四肢的進化過程進行了研究。
增強子ZRS是DNA上一小段可與特定蛋白質(轉錄因子)結合的序列,可增強多個基因的特錄水平。組織細胞需要執行特定功能時,RNA聚合酶與啟動子結合,開啟基因的表達過程。相關信號分子進入細胞核,與增強子結合形成的復合結構作用于啟動子,增強基因的表達。脊椎動物的胚胎里都有個特殊的“芽”結構,這一結構最終形成四肢。ZRS會在這個“芽”結構中調控四肢基因的表達。當ZRS某些堿基對改變時,即使四肢基因結構沒有任何變化,也會造成嚴重的表型差異。那么蛇失去四肢是否也與ZRS有關呢?

比較不同物種的ZRS堿基序列時,研究者發現絕大部分蛇類ZRS序列某一區段缺失17個堿基對(如圖),這可能是蟒蛇失去四肢的原因。為了驗證這種可能性,研究者利用基因編輯技術(對特定的基因序列進行切除或替換)對小鼠的受精卵進行改造。小鼠ZRS序列被替換成蟒蛇的ZRS后,實驗小鼠的四肢真的消失了,成了沒有腿的“蛇鼠”。實驗結果表明蟒蛇的ZRS確實是使蟒蛇失去四肢的關鍵序列。
此外,比較不同脊椎動物的后肢發現,蟒蛇在后肢的位置上還有一個進化殘留的小勾,這個結構與蟒蛇的交配行為有關。化石證據也表明,蛇的祖先是有腿的。后肢的遺跡讓人們認識到,蟒蛇更接近蛇類祖先。從蟒蛇等原始型蛇出現開始,蛇類就走上了無腿一族的道路。
(1)本文提到的進化證據除胚胎學證據和比較解剖學證據外,還有 化石化石證據和 (細胞和)分子水平(細胞和)分子水平證據。
(2)結合文中第二段文字,完善下列圖解。

①增強子增強子;②RNA聚合酶RNA聚合酶;③轉錄轉錄;④翻譯翻譯。
(3)請在文中實驗的基礎上補充一組實驗,利用基因編輯技術為“蟒蛇ZRS中缺失的17個堿基對是使蟒蛇失去四肢的關鍵序列”提供更多的實驗證據。 實驗一:將蟒蛇受精卵中ZRS序列替換成小鼠的ZRS,獲得長出四肢的蛇或實驗二:將“蛇鼠”受精卵中的蟒蛇ZRS重新替換成小鼠ZRS,“蛇鼠”又長出四肢或實驗三:直接將小鼠受精卵中22s的特定17個堿基對切除,受精師發育為“蛇隊”實驗一:將蟒蛇受精卵中ZRS序列替換成小鼠的ZRS,獲得長出四肢的蛇或實驗二:將“蛇鼠”受精卵中的蟒蛇ZRS重新替換成小鼠ZRS,“蛇鼠”又長出四肢或實驗三:直接將小鼠受精卵中22s的特定17個堿基對切除,受精師發育為“蛇隊”。
(4)從文中信息推測,蛇種群中首先發生了四肢退化這種可遺傳的變異,然后再在 自然自然選擇作用下被保留下來。種群的 基因頻率基因頻率發生定向改變,導致蛇種群朝著失去四肢的方向進化。
【考點】遺傳信息的轉錄和翻譯.
【答案】化石;(細胞和)分子水平;增強子;RNA聚合酶;轉錄;翻譯;實驗一:將蟒蛇受精卵中ZRS序列替換成小鼠的ZRS,獲得長出四肢的蛇或實驗二:將“蛇鼠”受精卵中的蟒蛇ZRS重新替換成小鼠ZRS,“蛇鼠”又長出四肢或實驗三:直接將小鼠受精卵中22s的特定17個堿基對切除,受精師發育為“蛇隊”;自然;基因頻率
【解答】
【點評】
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發布:2024/7/27 8:0:9組卷:20引用:1難度:0.5
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