# 变异

> 生物学 · CIE A-Level
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u18-variation/

变异描述了同一物种个体之间性状的差异，它是自然选择和进化的基础原材料。本学习指南涵盖了CIE 9700考试中变异的主要类型、产生原因以及其进化作用。

**先修:** [基础孟德尔遗传和遗传学](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u17-inheritance/)

## 学习目标

- 区分连续变异和不连续变异
- 解释变异的遗传原因和环境原因
- 说明为什么自然选择需要变异
- 在考试题目中根据变异类型对不同性状进行分类

## 变异的类型

**变异** — 变异指同一物种内不同个体生物之间表型或基因型可测量的差异，根据性状的分布方式可分为两大类。

*例:* 成年人身高的差异是变异的一个常见例子

| 特征 | 连续变异 | 不连续变异 |
| --- | --- | --- |
| 遗传控制 | 多基因（多个基因） | 一个或少数基因 |
| 环境影响 | 影响大 | 几乎无影响 |
| 性状分布 | 连续范围，无明确分组 | 离散，明确分组 |
| 例子 | 身高、肤色、作物产量 | ABO血型、卷舌、豌豆种子形状 |

**例题:** 将下列人类性状分类为连续变异或不连续变异：(a) 眼睛颜色，(b) 体重，(c) 镰状细胞贫血状态，(d) 手指长度

1. 首先回忆核心区别：连续变异存在一系列完整的中间表型，而不连续变异可分为不同的明确组别。
2. (a) 眼睛颜色从很浅的蓝色到很深的棕色，存在许多中间色调，因此这是**连续变异**。
3. (b) 体重从很低到很高存在完整的范围，不同组别之间没有明确的界限，因此这是**连续变异**。
4. (c) 镰状细胞贫血状态分为未患病、携带者和患者三种明确组别，无中间类型，因此这是**不连续变异**。
5. (d) 不同个体的手指长度逐渐变化，存在许多中间长度，因此这是**连续变异**。

> **考试提示:** 回答解释类问题时，务必将变异类型与基因数量关联起来；CIE阅卷官要求体现这种联系。

## 变异的产生原因

所有变异都来自遗传因素和环境因素的共同作用。只有遗传变异是可遗传的（可从亲代传递给子代），并对长期进化产生贡献。

- **遗传原因**：随机的基因/染色体突变、减数分裂前期I的交叉互换、减数分裂中期I同源染色体的自由组合、配子的随机受精
- **环境原因**：饮食、气候、光照、生活方式和损伤的差异会改变表型

**例题:** 同卵双胞胎共享100%的DNA，但身高往往存在细微差异，请解释该现象。

1. 由于同卵双胞胎基因型完全相同，任何表型差异都必然来自环境因素，而非遗传变异。
2. 身高是连续的多基因性状，发育过程中环境因素对其影响很大。
3. 即使遗传物质完全相同，儿童营养、医疗条件、患病情况甚至发育过程中的子宫环境等因素的差异，也会导致最终成年身高出现可测量的差异。

> **warning**
>
> 纯环境因素导致的变异（例如受伤留下的疤痕或锻炼获得的肌肉量）无法传递给子代，只有配子DNA的改变才是可遗传的。

## 变异与进化

变异是自然选择和进化的必要前提。如果种群中所有个体遗传物质完全相同，就没有性状可以被选择保留或淘汰，因此种群无法适应环境变化。

有利变异（提高生存和繁殖能力的性状）会在世代传递中频率升高，而有害变异的频率会降低。长期来看，这个过程会导致适应性的产生，最终形成新物种。

**例题:** 变异如何让细菌种群进化出对新型抗生素的耐药性？

1. 随机基因突变在细菌种群中产生变异：少数个体携带了可产生抗生素耐药性的突变。
2. 当种群接触抗生素时，所有不耐药的个体死亡，而耐药个体由于有利性状存活下来。
3. 存活的耐药细菌进行无性繁殖，将耐药等位基因传递给所有子代。经过多代繁殖，所有不耐药个体被淘汰，整个种群都获得了耐药性。

## 常见错误

- **错误做法:** 认为所有连续变异都是纯遗传导致的
  - 原因: 几乎所有连续多基因性状都受环境因素的强烈影响
  - 正确做法: 始终说明连续变异是遗传因素和环境因素共同作用的结果
- **错误做法:** 认为所有变异都是可遗传的
  - 原因: 只有遗传变异可以传递给子代；纯环境导致的变异不可遗传
  - 正确做法: 回答进化相关问题时，要区分可遗传的遗传变异和不可遗传的环境变异
- **错误做法:** 将变异定义为不同物种之间的差异
  - 原因: 在进化的语境中，变异指同一物种个体之间的差异
  - 正确做法: 记住种内变异才是驱动自然选择的变异
- **错误做法:** 认为不连续变异完全不受环境影响
  - 原因: 虽然不连续变异主要由遗传决定，但许多性状的表达会被环境修饰
  - 正确做法: 说明不连续变异很大程度由遗传决定，但承认环境修饰因子可能影响表型的严重程度

## 速查表

| 特征 | 连续变异 | 不连续变异 |
| --- | --- | --- |
| 基因数量 | 多个（多基因） | 1-2个基因 |

## 下一步

变异是所有进化改变的起点，因此你对这里的理解是选择与进化所有后续主题的基础。接下来，你将探究自然选择如何作用于变异，随时间改变种群中的等位基因频率。本主题也直接与物种形成相关：隔离种群中对变异的歧化选择会导致新物种形成。掌握变异的知识对试卷4的论述题至关重要，试卷4通常要求你将变异与自然选择、适应性和进化关联起来。打好这个基础会让更复杂的主题学习起来容易很多。

- [自然选择](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u18-natural-selection/)
- [自然选择进化论](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u18-evolution-by-natural-selection/)
- [人工选择](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u18-artificial-selection/)

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