学习指南

人工选择

CIE A-Level 生物学· Unit 18: Selection and Evolution, Sub-topic 4· 15 分钟阅读

1. 核心定义及与自然选择的比较★★☆☆☆⏱ 4 min

📘 定义

人工选择

也称为选择性育种也称为选择性育种

人类有意选择具有优良表型性状的生物进行繁殖，获得具有更优或目标性状后代的过程。

例:

育种者选择产奶量最高的母牛进行交配。

人工选择与自然选择的核心基础相同：两者都作用于种群中已存在的遗传变异，选择具有有利可遗传性状的个体。核心区别在于选择主体和选择目标不同。

特征

自然选择

人工选择

选择主体

自然环境压力

人类有意选择性状

目标

提高野生环境下的生存/繁殖能力

获得对人类有用的性状

变化速率

缓慢，历经数千代

快速，数百代即可产生显著变化

✓ 快速检测

测试你的理解：

  1. 下列哪一项是只有人工选择才具有的典型特征？

    • 选择作用于遗传变异

    • 优良性状可遗传

    • 人类有意选择哪些个体进行繁殖

    • 性状频率会随世代发生变化

    显示答案
    人类有意选择哪些个体进行繁殖 —

    除C外，所有选项对两个过程都成立。只有人工选择是由人类的有意选择驱动的。

📐 例题

一名学生认为自然选择和人工选择是完全不同的两个过程。请评价该观点。

  1. 1

    步骤1：找出两个过程的相同点

  2. 2

    两者都依赖种群中已存在的遗传变异，只作用于可遗传性状，并且会随时间改变种群中的等位基因频率。

  3. 3

    步骤2：找出核心差异

  4. 4

    自然选择由能提高生物生存/繁殖能力的环境压力驱动，而人工选择由人类选择对自身有益的性状驱动。

  5. 5

    步骤3：得出结论

  6. 6

    该观点错误。两个过程的选择核心机制相同，但选择主体和目标不同。

Exam tip:

在CIE考试中，当题目要求比较人工选择和自然选择时，必须同时列出相同点和不同点才能拿满分。

2. 作物的人工选择★★☆☆☆⏱ 5 min

现代作物是野生祖先历经数千年人工选择的产物。CIE考试中常考的两个核心实例是普通面包小麦和芸薹属作物。

📘 定义

近亲繁殖

亲缘关系密切的个体之间的交配繁殖，用于通过使目标性状品系纯合来'固定'种群中的优良性状。

📐 例题

描述现代面包小麦（Triticum aestivum）是如何通过人工选择培育出来的。

  1. 1

    步骤1：从野生种群中选择最初的优良性状

  2. 2

    早期农民选择籽粒更大、穗不裂（成熟后籽粒不脱落）的野生小麦，方便收获。

  3. 3

    步骤2：多代重复选择

  4. 4

    只播种被选择植株的种子，因此经过数百代，平均籽粒大小逐渐增大。

  5. 5

    步骤3：选择杂种多倍体植株

  6. 6

    不同小麦物种之间自然杂交产生了籽粒更大的多倍体植株，农民选择这些植株进一步育种，最终培育出现代六倍体面包小麦。

另一个有明确记录的实例是野生甘蓝（Brassica oleracea）。对不同性状的人工选择培育出了多个不同的作物：羽衣甘蓝（大叶）、卷心菜（大顶芽）、西兰花（大花芽）和花椰菜（大花序）。

Exam tip:

对于3-4分的题目，请准备好描述至少一个人工选择的植物实例。

3. 家养动物的人工选择★★★☆☆⏱ 3 min

家养动物为满足农业、伴侣或工作需求对目标性状进行选择性育种。考试中常见的两个实例是奶牛和纯种家犬。

📐 例题

解释现代高产奶牛是如何通过人工选择培育出来的。

  1. 1

    步骤1：选择具有优良性状的个体

  2. 2

    选择产奶量最高的母牛。由于公牛自身不产奶，因此根据它们雌性后代的产奶量选择公牛。

  3. 3

    步骤2：受控繁殖

  4. 4

    选择出的母牛和公牛进行交配，通常通过人工授精将优质公牛的基因推广到多个牧场。

  5. 5

    步骤3：多代重复选择

  6. 6

    经过多代连续选择，现在每头奶牛的平均产奶量比19世纪原始奶牛种群提高了四倍以上。

所有现代家犬品种都是人工选择的另一个极端实例。所有品种都起源于野生灰狼，在一万多年的时间里，人类对从体型、毛色到性情、工作能力等各种性状进行选择，培育出了不同品种。

Exam tip:

描述奶牛选育时，请记住公牛不产奶，因此需要通过它们的雌性后代检测其基因型——这是一个常见给分点。

4. 人工选择的风险与影响★★★☆☆⏱ 3 min

人工选择为人类粮食安全带来了巨大益处，但也存在重大遗传和生态风险：

  • 遗传多样性降低：只有少数具有优良性状的个体用于繁殖，因此大部分原始遗传变异会丢失

  • 近交衰退：近亲繁殖提高了纯合度，使导致遗传病的有害隐性等位基因暴露出来

  • 适应脆弱性上升：低遗传多样性降低了种群适应新疾病或气候变化的能力

  • 野生遗传资源丧失：作物/动物野生祖先的自然栖息地通常会丧失，宝贵的遗传变异库也随之消失

📐 例题

解释为什么纯种犬的遗传病发病率比混种犬更高。

  1. 1

    步骤1：回顾纯种犬的维持方式

  2. 2

    纯种犬为满足品种标准通过严格人工选择培育，需要品种内亲缘关系密切的个体之间进行近亲繁殖。

  3. 3

    步骤2：解释遗传机制

  4. 4

    近亲繁殖提高了全基因组的纯合度。有害隐性等位基因在杂合子中通常被显性野生型等位基因掩盖，但在纯合的近交个体中表达频率大幅提高。

  5. 5

    步骤3：得出结论

  6. 6

    为维持品种性状进行的有意近亲繁殖导致有害隐性等位基因表达增加，因此遗传病发病率更高。

Exam tip:

评价人工选择时，必须同时列出益处（更高产量、粮食安全）和风险（遗传多样性降低）才能拿满分。

5. 常见陷阱

错误做法:

认为人工选择会为优良性状创造新突变。

原因:

人工选择作用于已存在的遗传变异，不会产生新突变。

正确做法:

解释人工选择会随世代提高种群中已经存在的优良等位基因的频率。

错误做法:

只描述人工选择和自然选择的差异，遗漏相同点。

原因:

CIE评分标准中，当要求比较两个过程时，几乎总是会给相同点分配分数。

正确做法:

比较题的答案中必须至少包含一个相同点（两者都作用于可遗传变异、都会改变等位基因频率）。

错误做法:

认为近亲繁殖会产生新的有害突变。

原因:

近亲繁殖不会产生新的有害等位基因，只是提高了已存在的有害隐性等位基因的表达概率。

正确做法:

解释近亲繁殖提高了纯合度，使之前在杂合子中被掩盖的有害隐性等位基因暴露出来。

错误做法:

认为所有人工选择都是不道德的。

原因:

CIE要求平衡的评价，而非绝对判断。人工选择为全球粮食安全带来了巨大增益。

正确做法:

评价人工选择时，同时讨论益处（更高作物产量、更优农产品品质）和危害（近交衰退、生物多样性降低）。

错误做法:

忘记提及公牛的产奶量相关基因型需要通过后代检测。

原因:

这是奶牛选育题目中常见的1分给分点。

正确做法:

必须注明公牛不产奶，因此通过检测其雌性后代的产奶量来确认其是否携带优良基因型。

6. 速查表

核心概念

核心细节

常见考点

定义

人类为育种目的有意选择优良可遗传性状

必须同时比较与自然选择的相同点和不同点

植物实例：面包小麦

从野生祖先中选择大籽粒、不裂穗的个体

提及多代选择过程

动物实例：奶牛

选择高产母牛，通过后代表现检测公牛

人工授精推广目标基因型

主要风险

多样性降低、近交衰退、疾病易感性上升

近亲繁殖使有害隐性等位基因暴露

核心相同点

两者都作用于已存在的可遗传变异，都会改变等位基因频率

所有比较题都要包含这一点

7. 常见问题

人工选择和选择性育种是同一个概念吗？

是的，这两个术语在CIE A-Level生物学中可以互换使用，不过本主题中更常用人工选择这个表述。

人工选择的主要缺点是什么？

主要缺点包括遗传多样性降低、近亲繁殖导致遗传性疾病风险升高，以及种群对新疾病或环境变化的适应脆弱性上升。

真题中的出现

AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。

  • 2022 · 22

    比较人工选择和自然选择

  • 2023 · 12

    描述小麦的人工选择过程

  • 2021 · 11

    讨论犬种培育中近亲繁殖的风险

深入阅读

下一步

人工选择是本单元所学选择与进化原理的核心应用，它是现代农业的基础，也与现代遗传技术密切相关。它证明了与缓慢的自然选择相比，有意选择驱动下种群的改变速度有多快。理解人工选择导致遗传多样性降低的风险，也与保护生物学相关：保护野生和家养种群的遗传变异是保障长期粮食安全和生态系统健康的核心要务。通过下方链接拓展你对关联主题的理解，为CIE A-Level考试做好充分准备。