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瘧疾是一種由瘧原蟲引起的傳染病,主要通過按蚊的叮咬在人群中傳播。瘧原蟲進入人體后,在紅細胞中增殖,導(dǎo)致紅細胞被破壞?;颊弑憩F(xiàn)為貧血、脾腫大、消化系統(tǒng)炎癥、支氣管炎及其他并發(fā)癥,甚至危及生命。
瘧疾發(fā)病率較高的熱帶和亞熱帶地區(qū),引起鐮狀細胞貧血的突變基因頻率也較高。該突變基因引起血紅蛋白β鏈的氨基酸序列改變,當血液中氧濃度低于正常值時,紅細胞由兩面凹的圓盤狀變?yōu)閺澢溺牭稜?,容易破裂引起貧血,嚴重時會導(dǎo)致死亡。當突變基因純合時會導(dǎo)致鐮狀細胞貧血,而雜合子則沒有嚴重的臨床癥狀。
為什么瘧疾流行區(qū),引起鐮狀細胞貧血的突變基因頻率較高?1949年英國醫(yī)生安東尼?艾利森推測雜合子可在一定程度上抵御瘧疾,并調(diào)查了某熱帶地區(qū)290位兒童的瘧疾發(fā)病率,結(jié)果如表。
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患瘧疾人數(shù)及比例 |
未患瘧疾人數(shù)及比例 |
總計 |
攜帶突變基因的雜合子 |
12(27.9%) |
31(72.1%) |
43 |
無突變基因的純合子 |
113(45.7%) |
134(54.3%) |
247 |
在另一項針對成年男性的實驗中,30位參與者自愿讓帶有瘧原蟲的按蚊叮咬。結(jié)果發(fā)現(xiàn),15位無鐮狀細胞貧血突變基因的正常男性中,有14位患瘧疾;15位攜帶突變基因的正常男性中,僅有2位患瘧疾。
上述事實或許可以解釋:盡管鐮狀細胞貧血突變基因頻率會因貧血患者的死亡而逐漸下降,但在瘧疾高發(fā)區(qū)仍有較高的頻率。
(1)基因突變是DNA分子中發(fā)生堿基的
替換
替換
、增添或缺失,誘發(fā)因素有物理因素、化學(xué)因素和
生物
生物
因素。
(2)概括上文中“某熱帶地區(qū)兒童瘧疾發(fā)病率”的調(diào)查結(jié)果:
雜合子患瘧疾的比例遠低于無突變基因的純合子
雜合子患瘧疾的比例遠低于無突變基因的純合子
。
(3)瘧疾流行區(qū)鐮狀細胞貧血突變基因頻率高,請從進化的角度闡明原因:
雜合子不容易患瘧疾,在瘧疾高發(fā)地區(qū)雜合子生存機會比無突變基因的純合子大,因而有更多的機會將鐮狀細胞貧血突變基因傳給后代
雜合子不容易患瘧疾,在瘧疾高發(fā)地區(qū)雜合子生存機會比無突變基因的純合子大,因而有更多的機會將鐮狀細胞貧血突變基因傳給后代
。
(4)以上實例說明,基因突變是有害還是有利,與
環(huán)境
環(huán)境
有關(guān)。